论文部分内容阅读
物联网技术革新推动了姿态测量技术的发展,使姿态测量技术在人工智能、无人机、交通运输及稳控平台等方面具有很强的应用。目前姿态测量技术大多采用微惯性测量单元(Miniature Inertial Measurement Unit,MIMU)或者双天线全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)进行载体姿态测量;而MIMU姿态测量技术存在累积误差及初始位置对准等问题,双天线GNSS姿态测量技术存在整周模糊度及噪声误差等问题;为了减少上述问题的误差,本文提出基于双天线GNSS_MIMU组合载体姿态测量系统的设计与研究,通过两种姿态测量技术的优势互补,提高载体姿态测量精度,满足实际生活中人们对于姿态测量的需求。本文首先介绍了MIMU微惯性姿态测量及双天线GNSS姿态测量原理,分析了MIMU惯性姿态测量及双天线GNSS姿态测量现存误差,针对MIMU安装误差提出了椭球拟合现场自标定方法,随后将两种不同的载体姿态测量技术进行组合,采用MIMU辅助最小二乘去相关法(Least Squares Estimate Adjustment Search Algorithm,LAMBDA)解算GNSS卫星载波相位整周模糊度,采用GNSS对MIMU进行初始位置对准及累计误差校准,降低两个姿态测量系统的误差,解算得到两组姿态角信息,最后通过联邦Kalman滤波将两组数据进行融合处理得到载体的最终姿态角。本文末尾对双天线GNSS-MIMU组合姿态测量系统进行实验验证,主要分单系统实验验证和组合系统实验验证。分别对MIMU辅助双天线GNSS整周模糊度解算、双天线GNSS阈值法校准MIMU累计误差及组合载体姿态测量系统进行了验证。通过验证得到组合姿态测量系统的航向角和俯仰角精度比单系统姿态测量方式的测量精度高,且组合姿态测量静态方式的载体姿态角误差,航向角保持在3°以内,俯仰角精度保持在1.5°以内,动态直线行驶航向角误差保持在5°以内,证实了文章提出的组合姿态测量方式的可行性。这对于目前载体姿态测量技术的发展具有极大的理论和工程参考价值。