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基于MEMS的火箭制导平台INS与GPS组合导航算法袁鸣;鲍泳林;武雨霞
【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》
【年(卷),期】2018(016)005
【摘要】提高火箭制导平台的导航定位精确度,是火箭试验技术的重要研究内容.针对某火箭制导平台,设计了一种基于微机电惯性导航(INS)与全球定位系统(GPS)多传感器相组合的,采用间接输出校正的导航解算算法.算法利用卡尔曼滤波器对系统误差进行最优估计,估计结果修正惯导解算输出和敏感元件输出.仿真结果表明,在GPS收星有效以及火箭动态过程平稳情况下,该组合导航算法对INS误差随时间积累有明显抑制作用.
【总页数】6页(P807-812)
【作者】袁鸣;鲍泳林;武雨霞
【作者单位】中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;中国工程物理研究院总体工程研究所,四川绵阳 621999;北京航空航天大学宇航学院,北京100191
【正文语种】中文
【中图分类】TN967.2;V19
【相关文献】
1.应用于MEMS_SINS/GPS组合导航系统的H∞容错滤波算法 [J], 石静;杨建华;刘慧英
2.GPS/INS组合导航在制导火箭弹中的应用 [J], 丁传炳;王良明;常思江
3.神经网络辅助的GP S/MEMS-INS组合导航算法 [J], 刘庆元;郝立良;黄书捷;朱山昱
4.基于MEMS的火箭制导平台INS与GPS组合导航算法 [J], 袁鸣; 鲍泳林; 武雨霞
5.制导火箭弹GPS/INS全组合导航系统仿真研究 [J], 丁传炳;王良明;常思江
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MEMS_IMU_GPS组合导航系统的实现MEMS_IMU_GPS组合导航系统是一种基于微电子机械系统惯性测量单元(IMU)和全球定位系统(GPS)的导航系统。
它通过将IMU和GPS的测量数据进行集成和融合，提供更准确和可靠的位置、速度和姿态信息。
在本文中，将详细介绍MEMS_IMU_GPS组合导航系统的实现原理和关键技术。
首先，需要了解IMU和GPS的基本原理。
IMU主要由三个加速度计和三个陀螺仪组成，用于测量物体的加速度和角速度。
GPS则通过接收卫星发射的信号来测量接收器与卫星之间的距离，从而确定接收器的位置。
IMU和GPS各自都有一定的测量误差，但是通过集成和融合它们的测量数据，可以大幅度提高导航系统的性能。
在实现MEMS_IMU_GPS组合导航系统时，首先需要对IMU和GPS的数据进行预处理。
对于IMU数据，需要进行误差补偿和积分处理。
误差补偿包括陀螺仪的零偏校准和加速度计的尺度因素校准等，以减小测量误差。
积分处理则可以将加速度计的测量值积分得到速度和位置信息，将陀螺仪的测量值积分得到姿态信息。
对于GPS数据，则需要通过解算接收机与卫星之间的距离，从而确定接收机的位置。
接下来，需要进行导航滤波的处理。
导航滤波是将IMU和GPS的数据进行集成和融合的关键步骤，常用的滤波算法包括卡尔曼滤波和粒子滤波等。
卡尔曼滤波是一种利用概率统计的方法对系统状态进行估计和预测的算法，可以融合IMU和GPS的数据，提供更准确和可靠的导航结果。
粒子滤波则是一种基于蒙特卡洛方法的滤波算法，通过对系统状态进行随机取样，逐步逼近真实状态。
此外，还需要考虑导航系统的误差补偿和校准。
导航系统在使用过程中，由于环境变化和传感器老化等因素，可能会产生误差和漂移。
为了提高系统的精度和可靠性，需要进行误差补偿和校准。
误差补偿包括对IMU 和GPS数据的实时校准和修正，以减小测量误差。
校准则包括对传感器的定标和校准，以保证传感器的准确性和一致性。
KY-INS112组合导航系统使用说明书北京北斗星通导航技术股份有限公司导航产品事业部目录1.概述 (1)2.功能及指标 (1)2.1主要功能 (1)2.2性能指标 (1)3.工作原理 (3)3.1.产品组成 (3)3.2.基本原理 (3)4.使用说明 (4)4.1外形尺寸 (4)4.2电气接口 (5)5.系统导航工作流程 (8)5.1.组合导航流程 (8)5.2.纯惯性导航流程 (8)6.产品配置 (9)6.1.设备接口功能 (9)6.2.配置查询 (10)6.3.波特率配置 (10)6.4.协议及更新率配置 (10)6.5.初始值配置 (12)6.6.功能模块配置 (12)6.7.“零速修正”配置 (12)6.8.“位置输出平滑”配置 (13)6.9.载体类型配置 (13)6.10.GNSS天线杆臂配置 (14)6.11.输出杆臂设置 (15)6.12.安装角设置 (15)6.13.输出角设置 (16)6.14.强制转惯性导航 (16)6.15.系统复位 (17)7.输出语句解析格式 (17)7.1.可输出的协议类型 (17)8.存储数据导出 (22)9.系统维护 (24)9.1.固件升级 (24)9.2.参数上传 (24)10.注意事项 (25)11.附录 (25)11.1.卫星接收机COM2输出配置 (25)11.2.差分配置说明 (26)11.2.1.差分基准站设置 (27)11.2.2.差分通讯链路设置 (27)11.2.3.差分移动站设置 (28)11.3.32位CRC校验计算方法 (28)1. 概述KY-INS112组合导航系统由MEMS传感器及高端GNSS 接收机板卡（NovAtel-718D ）组成，通过多传感器融合及导航解算算法实现。
该产品可靠性高，环境适应性强。
通过匹配不同的软件，产品可广泛应用于无人机、无人车、测绘、船用罗经、稳定平台、水下运载器等领域。
2. 功能及指标2.1主要功能组合导航系统能够利用GNSS 接收机接收到的卫星导航信息进行组合导航，输出载体的俯仰、横滚、航向、位置、速度、时间等信息；失去信号后输出惯性解算的位置、速度和航姿信息，短时间内具备一定的导航精度保持功能。
基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状一、本文概述随着微纳技术的快速发展，微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）以其体积小、重量轻、功耗低等优点，在航空航天、无人驾驶、机器人导航、个人定位等众多领域展现出广阔的应用前景。
其中，基于微机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术的微型惯性导航系统因其实用性和成本效益，成为了当前研究的热点。
本文旨在全面概述基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状，包括其基本原理、关键技术、应用领域以及面临的挑战。
我们将简要介绍惯性导航系统的基本原理和MEMS技术的基本概念。
然后，重点分析当前MEMS微型惯性导航系统的关键技术，如微型化设计、误差补偿与校准、数据处理算法等。
接着，探讨该技术在航空航天、无人驾驶、个人定位等领域的应用现状。
我们将讨论当前微型惯性导航系统面临的挑战，如误差累积、环境适应性等问题，并展望未来的发展趋势。
通过本文的阐述，希望能够为相关领域的研究人员和技术人员提供有价值的参考，推动基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展和应用。
二、MEMS技术在微型惯性导航系统中的应用微型惯性导航系统（Micro-Inertial Navigation System, MINS）结合了微型机电系统（Micro-Electro-Mechanical Systems, MEMS）技术与惯性导航原理，实现了导航系统的微型化、低功耗和高度集成化。
随着MEMS技术的快速发展，MINS在军事、航空、航天、无人驾驶以及消费电子等领域的应用越来越广泛。
MEMS加速度计和陀螺仪是MINS的核心部件，用于测量载体在三维空间中的加速度和角速度。
通过精确的测量和数据处理，它们为导航系统提供必要的导航参数。
与传统的惯性器件相比，MEMS加速度计和陀螺仪具有体积小、重量轻、功耗低和成本低的优点，非常适合用于构建微型化的惯性导航系统。
基于MEMS惯性器件的微小卫星导航系统的硬件加速设计黄坤;方锦明【摘要】微小卫星的导航控制系统对体积、质量、功耗和成本都有着较高的要求;设计了一个基于微机电系统的惯性测量单元的组合导航控制系统;描述了该导航控制系统的详细片上系统(SOC)设计,提出了利用组件编辑器把系统中微处理器的部分软件任务通过硬件并行处理的方式来加速系统的运算速度;实验表明,导航控制系统的响应频率从24Hz提高到了35Hz,显著提升了系统的实时性能.%Micro-satellite' s navigation and control system has very strict requirement in volume, mass, cost and power consumption.Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) based Inertial Measurement Units are integrated into the proposed combinatorial navigation and control system. Details of the System-on-Chip (SOC) design are presented in the navigation system. A novel method is exploited to accelerate system' s digital signal process. Some of the traditional micro processor' s tasks are implemented as hardware components, which are integrated into the SOC with on-chip-bus. As experiment demonstrating, response frequency oi the navigation and control system is accelerated from 24Hz to 35Hz. Real time performance of the system has significantly improved.【期刊名称】《计算机测量与控制》【年(卷),期】2011(019)001【总页数】3页(P161-163)【关键词】硬件加速;片上系统;微小卫星导航【作者】黄坤;方锦明【作者单位】浙江义乌工商职业技术学院,计算机工程系,浙江,义乌,322000;浙江义乌工商职业技术学院,计算机工程系,浙江,义乌,322000【正文语种】中文【中图分类】U666.10 引言由于微小卫星在空间科学试验、环境检测和通信等空间应用中有着广泛的价值, 而且有着研制风险小、体积小、质量轻及发射方式灵活的优点, 近年来受到研究者的高度关注。
