【摘 要】
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目前,很多针对SINS/GNSS组合导航系统的研究均采用高精度的惯性测量单元作为数据采集单元,但高性能的传感器单元也意味着更加高昂的成本,从而限制了这类组合导航系统的推广与应用,因此,发展低成本SINS/GNSS组合导航系统成为了组合导航领域的一大研究热点。本文以基于ARM的低成本SINS/GNSS组合导航系统为对象开展一系列研究工作,主要内容总结如下:（1）简要阐述了理想情况下SINS机械编排过
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目前,很多针对SINS/GNSS组合导航系统的研究均采用高精度的惯性测量单元作为数据采集单元,但高性能的传感器单元也意味着更加高昂的成本,从而限制了这类组合导航系统的推广与应用,因此,发展低成本SINS/GNSS组合导航系统成为了组合导航领域的一大研究热点。本文以基于ARM的低成本SINS/GNSS组合导航系统为对象开展一系列研究工作,主要内容总结如下:（1）简要阐述了理想情况下SINS机械编排过程,之后引入实际误差源,推得其姿态、速度和位置误差方程;给出了基于卡尔曼滤波的松组合导航状态方程和量测方程;分别进行了纯SINS解算和两种组合导航算法数值仿真对比实验,实验验证了SINS/GNSS组合导航的优越性,并说明了基于扩展卡尔曼滤波的组合导航算法具有更好的精度,为后续组合导航软件的设计实现奠定了基础。（2）分析了SINS/GNSS组合导航系统的基本性能需求;针对满足导航性能要求且低成本的目标,从硬件层面控制其成本,完成了ARM处理器等硬件资源的选型;LPMSME1的底层驱动是基于HAL库文件的,于是利用STM32Cube MX实现了LPMSME1与主控板的硬件IIC数据通信;利用DMA的中断机制实现了“乒乓缓冲”,解决了STM32F407因NMEA-0183解码和接收数据冲突而导致的导航信息丢失的问题,实现了BH-NEO-6M与主控板的串口数据通信。（3）考虑到硬件在低成本条件下可能存在性能不足的问题,于是基于HAL库移植了μC/OS-III实时操作系统,并通过测试例程验证了移植的有效性,实时操作系统的引入,合理配置硬件资源,充分提升了处理器的运行效率;研究了组合导航软件的任务划分和优先级分配问题,完成了组合导航软件的总体设计,并利用信号量、事件标志组等RTOS的相关组件实现了各任务模块间的同步通信,提升了系统的硬实时性。模块化的程序设计使组合导航软件具备了很好的兼容性和可扩展性。（4）搭建了SINS/GNSS组合导航物理实验平台,并进行了户外跑车动静态实验。测试结果表明,SINS/GNSS组合导航系统能够较好地抑制纯SINS的累积误差,为用户提供更加精准的导航定位信息,并验证了基于μCO/OS-III实时操作系统组合导航软件设计的有效性,为工程界基于实时操作系统的组合导航软件的设计提供了一定的参考。
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