基于MATLAB的惯性导航系统动态仿真平台

资 源 简 介

本项目使用MATLAB开发了一个惯性导航系统动态仿真平台，能够模拟IMU工作过程，生成加速度计和陀螺仪数据，实时解算载体姿态角和位置，并提供轨迹重现与误差分析功能。适合导航算法验证教学和工程模拟。

详 情 说 明

基于MATLAB的惯性导航系统动态仿真平台

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的惯性导航系统（INS）动态仿真平台，主要用于模拟惯性测量单元（IMU）的工作过程和导航解算算法。该平台实现了从传感器数据生成到导航参数解算的完整流程，支持轨迹规划、误差建模、算法验证和性能分析，为惯性导航算法的研究和教学提供了一套完整的仿真工具。

功能特性

• 完整的惯性导航仿真流程：包含传感器数据生成、初始对准、机械编排算法和导航参数解算
• 多传感器误差建模：支持加速度计零偏、刻度因子误差、陀螺仪漂移等误差参数的精确建模
• 先进的导航算法：采用四元数姿态解算和卡尔曼滤波数据融合技术
• 丰富的可视化分析：提供三维轨迹显示、姿态变化曲线、误差分析图表等多种可视化工具
• 全面的性能评估：支持导航精度、稳定性、收敛时间等量化指标的计算和分析

使用方法

基本仿真流程

1. 参数配置：设置初始位置、速度、姿态角等初始状态参数
2. 传感器配置：定义加速度计和陀螺仪的误差参数和性能指标
3. 轨迹规划：选择或自定义载体运动轨迹和控制参数
4. 运行仿真：执行主程序开始导航解算过程
5. 结果分析：查看导航参数输出和误差统计，分析系统性能

示例代码

% 设置仿真参数 simParams.sampleFrequency = 100; % 采样频率100Hz simParams.duration = 300; % 仿真时长300秒

% 配置初始状态 initialState.position = [39.9, 116.4, 100]; % 初始位置（纬度，经度，高度） initialState.velocity = [0, 0, 0]; % 初始速度（北向，东向，地向） initialState.attitude = [0, 0, 0]; % 初始姿态（横滚，俯仰，偏航）

% 运行仿真 navigationResults = runINSsimulation(initialState, simParams);

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必需工具箱：

- MATLAB基本功能 - 信号处理工具箱（Signal Processing Toolbox） - 统计和机器学习工具箱（Statistics and Machine Learning Toolbox）

• 硬件建议：4GB以上内存，支持三维图形显示

文件说明

主程序文件承担了仿真平台的核心调度功能，实现了完整的惯性导航解算流程。主要包括以下核心能力：仿真参数初始化与验证、运动轨迹规划与传感器数据生成、初始对准算法执行、基于机械编排的实时导航解算、卡尔曼滤波数据融合处理、导航结果的可视化展示以及性能指标的统计分析。该文件通过模块化设计整合了各个功能组件，确保仿真过程的高效运行和结果的准确输出。