| 摘要 | 第3-4页 |
| ABSTRACT | 第4页 |
| 1 惯性导航系统及多传感器数据融合发展现状及综述 | 第8-24页 |
| 1.1 惯性导航系统发展现状和趋势 | 第8-11页 |
| 1.1.1 惯性导航原理及其发展 | 第9-10页 |
| 1.1.2 捷联惯性导航原理 | 第10-11页 |
| 1.2 多传感器数据融合 | 第11-16页 |
| 1.2.1 多传感器数据融合系统模型 | 第11-13页 |
| 1.2.2 多传感器数据融合算法综述 | 第13-16页 |
| 1.3 捷联惯性导航姿态解算算法综述 | 第16-18页 |
| 1.3.1 欧拉角法 | 第16-17页 |
| 1.3.2 方向余弦法 | 第17页 |
| 1.3.3 三角函数法 | 第17页 |
| 1.3.4 Rodrigues 参数法 | 第17页 |
| 1.3.5 四元数法 | 第17-18页 |
| 1.3.6 等效旋转矢量法 | 第18页 |
| 1.4 导航坐标系及相互转换 | 第18-21页 |
| 1.4.1 常见导航坐标系 | 第18-20页 |
| 1.4.2 导航坐标系的相互转换 | 第20-21页 |
| 1.5 本论文主要内容安排 | 第21-24页 |
| 2 捷联惯性导航中的 MEMS 传感器误差分析与补偿 | 第24-32页 |
| 2.1 MEMS 传感器的发展 | 第24-26页 |
| 2.1.1 MEMS 加速度计 | 第24-26页 |
| 2.1.2 MEMS 陀螺仪 | 第26页 |
| 2.2 捷联惯性导航系统中 MEMS 传感器的误差分析 | 第26-28页 |
| 2.2.1 MEMS 陀螺仪的误差分析 | 第27页 |
| 2.2.2 MEMS 角速度计的误差分析 | 第27页 |
| 2.2.3 电子罗盘误差分析 | 第27-28页 |
| 2.3 MEMS 传感器数据处理 | 第28-31页 |
| 2.3.1 滑动均值滤波 | 第28页 |
| 2.3.2 基于 MEMS 传感器特性的特征互补滤波 | 第28-31页 |
| 2.4 本章小结 | 第31-32页 |
| 3 Kalman 滤波与捷联惯导姿态解算 | 第32-42页 |
| 3.1 最优估计与卡尔曼滤波 | 第32-33页 |
| 3.2 Kalman 滤波方程 | 第33-36页 |
| 3.2.1 离散系统的数学描述 | 第34页 |
| 3.2.2 离散 Kalman 滤波方程 | 第34-35页 |
| 3.2.3 滤波增益方程 | 第35页 |
| 3.2.4 一步预测均方误差方程 | 第35-36页 |
| 3.2.5 估计均方误差方程 | 第36页 |
| 3.3 Kalman 滤波器的稳定性分析 | 第36-37页 |
| 3.4 基于四元数的导航姿态解算 | 第37-41页 |
| 3.4.1 四元数与捷联姿态矩阵 | 第37-39页 |
| 3.4.2 导航参数的提取 | 第39-41页 |
| 3.5 本章小结 | 第41-42页 |
| 4 惯性导航系统的 Matlab/simulink 建模及实现 | 第42-54页 |
| 4.1 Matlab/simulink 系统建模简介 | 第42-44页 |
| 4.1.1 计算机仿真技术与 Matlab 的发展 | 第42-43页 |
| 4.1.2 Matlab/Simulink 的功能和优势 | 第43-44页 |
| 4.2 陀螺仪的数学仿真模型 | 第44-45页 |
| 4.3 加速度计的数学仿真模型 | 第45-46页 |
| 4.4 载体飞行数学模型 | 第46-50页 |
| 4.4.1 载体飞行姿态数据生成算法 | 第47页 |
| 4.4.2 载体飞行轨迹数据生成算法 | 第47-50页 |
| 4.5 飞行轨迹数据生成算法的 Matlab 实现与分析 | 第50-54页 |
| 5 GPS/SINS 组合导航算法仿真实现和分析 | 第54-64页 |
| 5.1 GPS 系统简介 | 第54-56页 |
| 5.2 GPS/SINS 组合导航算法实现 | 第56-59页 |
| 5.2.1 紧密组合与松散组合 Kalman 滤波 | 第56-58页 |
| 5.2.2 自适应 Kalman 滤波组合导航算法 | 第58-59页 |
| 5.3 GPS/SINS 组合导航算法仿真及分析 | 第59-62页 |
| 5.4 本章小结 | 第62-64页 |
| 6 系统的嵌入式实时实现及性能分析 | 第64-84页 |
| 6.1 硬件系统设计 | 第64-74页 |
| 6.1.1 MEMS 传感器及 CPU 选型 | 第64-71页 |
| 6.1.2 系统硬件原理图及 PCB 设计 | 第71-74页 |
| 6.2 算法的嵌入式 c 语言实现 | 第74-78页 |
| 6.2.1 嵌入式软件开发平台介绍 | 第74页 |
| 6.2.2 系统软件设计流程 | 第74-78页 |
| 6.3 性能分析 | 第78-84页 |
| 6.3.1 系统实时性测试 | 第78-79页 |
| 6.3.2 系统导航性能分析 | 第79-84页 |
| 7 总结与展望 | 第84-86页 |
| 7.1 本文主要研究成果 | 第84页 |
| 7.2 算法不足和后期工作展望 | 第84-86页 |
| 致谢 | 第86-88页 |
| 参考文献 | 第88-92页 |
| 附录 | 第92页 |
| A. 作者在就读研究生期间所获科技竞赛奖励 | 第92页 |
| B. 作者在就读研究生期间所发表论文 | 第92页 |
| C. 作者在就读研究生期间所申请专利 | 第92页 |
