基于个人的gps定位与惯性辅助导航技术研究

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1、北京交通大学硕十学位论文记录和传递，便于指挥员正确实施、调整和制定作战计划，使战场真正成为完整高效的数字化一体战场是未来的发展趋势。1．2．2国内研究现状国内对单兵定位导航系统也做了相关的研究。2004年有人提出观察所单兵网络集成系统模型，该系统采用了微电脑技术、传感器技术、GPS技术、GIS技术和无线传输技术。2005年有人给出了单兵定位导航系统的GPS导航信息与航位推算信息的数据融合方法。1．3导航系统的发展1．3．1卫星导航系统的发展1957年10月，前苏联发射第一颗人造地球卫星成功后，美国霍普金斯大学应用物理实验室的研究人员在对其发射的无线电信号进行监听时发现，当地面接收站的位置一

2、定时，在卫星通过其视野的时间内，所接收信号的多普勒频移曲线与卫星轨道有一一对应关系。这意味着固定于地面的接收站，只要测得卫星通过其视野期间的多普勒频移曲线，就可确定卫星的轨道。若卫星运行轨道是已知的．那么根据接收站测到的多普勒频移曲线，便能确定接收站在地面的位置。于是，研究人员提出了研制卫星导航系统的建议。1958年12月，美国海军武器实验室委托该实验室研制海军导航卫星系统frCNSS)该系统于1964年9月研制成功并投入使用，1967年7月，美国政府宣布该系统兼供民用。该系统的卫星网由6颗低轨道(1075km)卫星组成，其轨道通过地球南北极上空，与地球子午线相一致，因此也称子午仪系统。该

3、系统能在全球范围内全天候提供二维(经度、纬度)定位，但因不能给出高度，也不能连续定位，定位精度O．1"-0．3nmile，因此使用受到限制。为满足海、陆、空三军和民用部门越来越高的导航需求，60年代末美国着手研制新的卫星导航系统。从1973年正式开始研制GPS系统，到1993年12月GPS系统建成，历时20年，投资达300亿美元，成为继阿波罗登月、航天飞机之后的第三项庞大空间计划。它实现了全球、全天候、连续、实时、高精度导航定位，对人类活动影响极大，应用价值极高。1968年，前苏联建立了类似子午仪系统的奇卡达(Tsikada)卫星导航系统，1978年开始研制类似于GPS系统的GLONASS

4、系统。该系统于1996年建成投入使用，由此打破了由美国GPS一统天下的局面，形成多系统兼容共用的新格局【l】。中国2引言自行研制成产了“北斗卫星定位导航系统”。欧洲空间局也正在研制名为“伽利略”的系统。1．3．2惯性导航系统的发展在惯性导航系统的发展过程中，舒勒摆原理的提出起了重要作用。1923年，德国教授舒勒(Schuler)在研究消除陀螺罗盘加速度误差时发现，如果陀螺具有84．4分钟周期，它将保持在重力平衡位置，而不受航行体任意运动的干扰。将这个原理运用到惯性导航系统时，如果陀螺平台的调整周期为84．4分钟，则平台不受航行体运动的影响而始终保持在当地水平面内。但由于当时技术水平的限制，

5、舒勒的上述原理不可能实现，但它对惯性导航技术的发展起了重要作用。第二次世界大战末期，德国在v-2火箭上第一次装上了初级的惯性导航系统。利用陀螺稳定火箭的姿态和航向，并沿火箭纵轴方向安装陀螺积分加速度传感器，以提供火箭入轨的初始速度。由于当时技术水平的限制，不能将加速度传感器安装在三轴平台上制成比较完善的惯性导航系统，但这一工作却引起了人们的极大重视，从而推进了惯性导航系统的进一步研究。1949年一1950年，美国麻省理工学院仪表实验室和北美航空公司先后研制出第一台惯性导航平台。特别是北美航空公司研制的XN．T型平台式惯性导航系统，实现了比较完善的三轴陀螺平台的惯性导航系统方案，综合应用了自

6、动控制、电子技术、机密机械工艺等学科的先进技术，把惯性导航系统推进到一个迅速发展的阶段。上世纪50__60年代，惯性导航系统主要用于军事上，并得到比较大的发展。在火箭、潜艇的制导上都广泛的应用了惯性导航系统，先进的军用飞机也配置了惯性导航系统。上世纪70年代，由于计算机的发展，平台式惯性导航系统已经达到了成熟的阶段，它已经成为了现代化的导航工具，广泛应用于舰船、飞机、导弹和宇宙飞行器上。同时它不仅应用于军事，而且大量应用于民航机和地址测量世守。当前，由于计算机及现代控制论的发展推动着惯性导航系统的进一步发展，机械电气平台和加速度传感器的精度进一步提高，由计算机数学平台取代复杂的机械电气平台

7、的所谓捷联式惯性导航系统已经得到了推广应用。以惯性导航系统为主的组合导航系统的研制也取得了很大的进展，在民用导航设施中也越来越多的看到了惯性导航系统的身影

8、71。3北京交通大学硕士学位论文1．4单兵定位导航系统的研究内容1．4．1嵌入式平台下GPS导航技术的研究嵌入式设备XSBase270平台下利用GPS模块为单兵提供经度、纬度、时间、日期等信息帮助其确定自己的位置，判定敌方的方位。嵌入式设备具有体积小、功耗低、重量轻、