● 摘要
本课题针对捷联惯导系统（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）和激光测速仪（Laser Doppler Velocimeter ，LDV）展开研究，将捷联惯导系统作为主导航系统，通过与激光测速仪组合构成定位定向系统。该系统不依赖外界发射信息，是一种全自主定位定向系统，且具有精度高、抗干扰能力强等特点。论文的主要研究内容有：
（1）对捷联惯导系统/激光测速仪的实际安装情况进行分析，建立了测速仪坐标系、车体坐标系和惯组坐标系，分析了三个坐标系之间的转换关系，通过这一转换关系可以将该速度转换到惯组坐标系下，再根据姿态矩阵将测速仪速度转换到导航坐标系下进行解算，采用短时段的纯惯导输出设计了激光测速仪相关参数及惯组安装角的标定方法。
（2）设计了基于航位推算法的定位定向方法，并设定仿真轨迹和组合系统的器件误差对该方法进行仿真分析。分析了基于航位推算法的定位定向方法的误差模型，在给定的车载运行条件下，计算出了各误差量对位置误差变化率和姿态误差变化率的误差分配值，针对航向角的变化进行了误差分析。
（3）给出了捷联惯导的误差模型，分析了激光测速仪的误差模型，建立了组合系统的量测方程，设计了卡尔曼滤波器并给出了组合系统的误差修正方法，并对该方法进行了仿真分析。最后对基于航位推算法和基于卡尔曼滤波的定位定向方法进行了分析和比较。
（4）采用控制变量法分别从数学仿真和跑车试验分析了标定误差对导航结果的影响，结果表明航位推算法的导航结果受到标定误差的制约，而基于卡尔曼滤波的定位定向方法的导航结果受到标定误差影响很小。
（5）采用GPS作为组合系统的定位参考系统，并采用捷联惯导系统样机和激光测速仪样机进行了跑车试验。跑车试验结果表明本文所提出的两种定位定向方法均可有效地实现系统的定位功能，且基于卡尔曼滤波的定位定向方法的定位精度优于基于航位推算的定位定向方法的定位精度，与数学仿真得到的结果相吻合。
本课题紧密结合工程应用需求，研究成果为陆用定位定向技术的发展提供了一定的技术支撑。