GPS/DR组合导航应用技术研究

论文摘要

为了提高车辆导航的定位精度、确保定位的可靠性和连续性,本文研究了GPS/DR组合导航应用技术,并提出了一个实现方案。基于该实现方案,本文搭建了具有实用价值的GPS/DR组合导航实验平台,完成了组合导航实验,并对结果进行了分析。本文首先介绍了发展组合导航的必要性和重要性,总结了组合导航的发展概况和组合导航的工作方式。继而详细论述了GPS定位原理、航位推算原理以及GPS/DR系统的硬件结构。推导了GPS/DR组合导航系统的两种滤波模型,并提出了基于球面模型的滤波模型。然后论述了组合导航中应用的离散时间卡尔曼滤波和H_∽滤波算法,并对两种滤波方式进行了比较,基于球面滤波模型做了系统仿真实验。基于上述方案,本研究搭建了GPS/DR组合导航系统的实验平台,分别从硬件实现和软件设计两个方面对实验方案作了论述,并说明了整个系统的安装,其中硬件实现中介绍了传感器、单片机、GPS接收模块的选型和实验系统的搭建:软件设计部分介绍了软件开发环境和软件设计的细节流程。最后,本研究将卡尔曼滤波和H_∞滤波算法在实验系统中进行了离线滤波,并对实验结果进行了分析。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的来源及研究的重要意义
• 1.2 课题的研究现状及发展方向
• 1.2.1 对GPS导航定位的补偿方法
• 1.2.2 DR的主要组合方式
• 1.2.3 GPS/DR融合方式
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 第二章 GPS/DR组合导航系统
• 2.1 GPS/DR组合导航原理
• 2.1.1 GPS定位原理
• 2.1.2 DR定位原理
• 2.1.3 GPS/DR系统的硬件结构
• 2.2 GPS/DR组合导航系统的滤波模型
• 2.2.1 基于"当前"统计模型的滤波模型
• 2.2.2 基于球面模型的滤波模型研究
• 2.2.3 基于位置误差的定常滤波模型
• 2.3 GPS/DR组合导航中滤波算法
• 2.3.1 离散时间卡尔曼滤波
• ∞滤波'>2.3.2 离散时间H_∞滤波
• ∞滤波比较'>2.3.3 卡尔曼滤波与H_∞滤波比较
• 2.4 基于球面滤波模型的仿真实验
• 2.5 本章小结
• 第三章 GPS/DR组合导航实验系统
• 3.1 系统设计方案
• 3.2 DR传感器选型
• 3.2.1 陀螺仪
• 3.2.2 加速度计
• 3.3 GPS模块选型
• 3.3.1 模块简介
• 3.3.2 模块输出信息格式
• 3.4 单片机及MSC1210EVM中心板
• 3.4.1 MSC1210微处理器
• 3.4.2 MSC1210EVM中心板
• 3.5 硬件集成
• 3.6 软件设计
• 3.6.1 开发环境
• 3.6.2 软件开发
• 3.7 系统安装
• 3.8 本章小节
• 第四章 GPS/DR组合导航系统实验结果及分析
• 4.1 实验数据的预处理
• 4.2 实验结果及分析
• 4.3 本章小节
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果