1. 研究目的与意义

研究目的:

自动导引车（agv）是近年来兴起的一种智能化仓储运载工具，目前国内几家大型造纸企业已经将其应用在仓储自动化系统中。导航系统是agv的核心技术，目前市场上使用的agv导航系统大多是人工或半人工导引，成本高昂且可靠性不高。惯性导航系统（ins）具有不依赖外界信息、独立自主地提供多种高精度的导航定位参数的优点，但其导航定位精度主要取决于惯性测量器件，导航定位误差随时间而积累，不适合长时间的单独导航定位。gps能提供24小时、全球、全天候的高精度的导航定位服务，其不足之处在于自主性和可靠性差，易受干扰，接收机数据更新率低，因而难以满足实时测量的要求。微型惯性传感器与传统的惯性传感器相比，具有体积小，重量轻、成本低、功耗低、可靠性和寿命长等优势，在导航领域有着广阔的应用前景。但是，目前其精度还比较低，导致其应用受到一定的限制。gps接收机与卫星惯性测量单元（mimu）的结构可以取长补短，大大提高了可靠性和抗干扰能力，为低成本、轻小型导航与制导系统提供了一个非常有吸引力的方案，基于微型惯性测量单元（mimu）和全球定位系统（gps）的组合导航技术是目前发展较为迅速的自主导航定位技术，如果能将其应用到agv的导引系统上，必然能够大大降低agv的造价，并提高其性能指标。

研究意义:

2. 国内外研究现状分析

国内主要研究：

我国对组合导航系统研究始于90年代初，在八五，九五期间得到总装备部、国家科技部、国家自然科学基金委和教育部的重点支持，并将mimu作为九五微米/纳米技术预研的需求牵引。

1999年，王艳东、黄继勋和范跃祖为了研究gps(global positioning system)/ins(inertial navigation system)组合导航系统的性能，利用跑车实验实时采集的惯性导航系统和gps的数据进行了测后仿真研究，得出了当捷联惯导系统的精度较低时，伪距、伪距率组合的精度低于位置、速度组合的精度；位置、速度组合精度与gps本身精度相当的结论。详见《gps/ins组合导航系统半实物仿真研究》，（《北京航空航天大学学报》990314）

3. 研究的基本内容与计划

研究内容:

本论文介绍了m imu系统与gps系统的构成及基本工作原理，详细分析了影响系统整体精度的各种误差源，并建立了两系统各自的误差模型。对卡尔曼滤波技术的基本原理及应用要求进行分析，确定了采用间接卡尔曼滤波的组合导航系统状态方程及观测方程。组合系统采用一种闭环反馈的校正方式，可对mimu的位置、速度误差、数字平台误差及微惯性器件误差作出最优估计并实施反馈， 以抑制滤波发散。基 于m a tlab对mimu系统及其与gps构成的组合系统进行了仿真分析，并得出结论。分为以下几个方面：

1) 系统地研究了捷联惯导系统的基本理论，分析了姿态矩阵的算法；

4. 研究创新点

本论文对于纸品仓库自动导引车的自主导航系统的研究，给出了一种适合于工程应用的低成本mimu／gps组合导航系统的结构与方案，并给出了组合导航系统位置速度交替组合模式的数学模型。

考虑到未知工作环境中各类噪声统计参数的未确定性易使经典的卡尔曼滤波器发散，因此文中采用了闭环自适应卡尔曼滤波器对子系统的数据进行融合处理。

在应用mimu／gps组合导航的基础上，引入卡尔曼滤波技术，能够有效提高导航的性能和精度，从而构成比较理想的组合导航系统。