程建华，王 诺，尚修能

(哈尔滨工程大学自动化学院，哈尔滨 150001)

0 引言

捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System，SINS)与全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System，GNSS)在误差传播性能上互补，组合之后的系统精度、性能和可靠性等多个方面均优于单独的子系统，具有良好的应用前景[1]。SINS/GNSS通常用于陆地车辆导航，为其提供可靠的速度、位置和姿态信息。伴随着微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术的快速发展，基于MEMS技术的惯性器件因具有低成本、低功耗、小体积以及可大批量生产等优势[2]，受到了广泛关注。但由于成本的降低导致MEMS陀螺仪的输出存在许多不确定性误差，使得陀螺仪的姿态精度降低，从而导致整个导航系统的精度下降[3]。因此，必须提出一种能够提高MEMS-SINS/GNSS组合导航系统姿态估计精度的解决方案。

采用速度、位置和姿态全组合方式进行组合导航，虽然相较于传统的位置和速度组合方式的姿态角精度有了较大改善，但在实际应用中实现复杂，抗干扰性差，且只适用于多天线卫星导航系统[4-5]。文献[1]在简化组合导航模型的基础上进行姿态估计，使用常规组合导航的算法解算横摇角与纵摇角，对于航向角则采用级联卡尔曼滤波算法进行单独估计。这种方法虽然能够得到精度较高的姿态角，但是系统运算量增大，从而导致其实时性变差[6]。而文献[7]则研究了线性系统下，基于改进常规卡尔曼滤波的姿态估计算法，但是该算法并不能直接应用于非线性系统中[8]。因此，目前需要一种针对非线性系统的导航估计算法，在提高导航精度的同时减少计算量，提升系统的实时性。……