代晓巍 赵书圆 张 梦

（1.中国人民解放军91550部队 大连 116023）（2.海军大连舰艇学院 大连 116018）

1 引言

组合导航系统将具有长时稳定性的GPS导航系统输出与具有短时精确性的捷联式惯性测量单元（IMU）输出通过滤波估计算法进行融合，能够得到相比原系统更为准确和稳定的结果。目前已经成为同时估计运动载体位置速度与姿态（INS状态）的标准方法。从状态估计的形式上看，GPS/SINS组合导航可以分为直接估计与间接估计两种形式［1～4］，即滤波器是通过估计误差间接地估计位速姿态状态，还是直接估计出所需要的信息。融合GPS数据与IMU数据最常用的方法即是基于间接估计的卡尔曼滤波方法，将姿态估计误差，速度估计误差和位置估计误差作为滤波模型的状态矢量，根据惯导力学编排，忽略二阶及以上小量，得到具有线性动态的误差状态方程，通过估计出的误差来修正当前的INS变量。得益于其融合模型为线性，具有低复杂性，低运算量和易于实际系统应用实现的优势。间接估计方法已经在导航领域有长时间的成熟应用。然而随着搭载平台计算技术的发展，研究更为精确和高效的方法是必要的［5～8］。

直接估计方法是基于标准的惯导力学编排，将姿态参数、速度矢量与位置矢量以及IMU偏差等变量直接作为滤波模型的状态矢量。因此，直接估计模型更能准确地描述载体的动态特性，对于大误差、恶劣环境和载体大机动的条件下具有优势，且相比间接估计的开环修正方式，直接估计的闭环修正结构也能够更好地避免和抑制误差累积传播。……