基于组合导航技术的嵌入式GIS设计

发布时间：2017-09-16 11:16

  本文关键词：基于组合导航技术的嵌入式GIS设计

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【摘要】：组合导航是将不同类型的导航方式相结合以期提高导航精度与可靠性的导航方法,对于两种不同类型的导航方式来说,分别存在各自的优点和短板,如果能将两种或多种不同的导航方式相结合,可实现良好的互补。目前,在组合导航领域,技术最成熟,使用范围最广的当数GPS/SINS组合导航。惯性导航与卫星导航具有良好的互补特性,是一种比较合适的组合方式。地理信息系统GIS的主要作用是采集、存储、管理检索、处理和分析地理空间数据。他是一种计算机系统,相比于传统的地理信息管理方式,它更易于数据的综合、模拟及分析预测。GIS的诸多功能依赖于位置信息的获取,而组合导航技术能为GIS提供更加精确的导航定位信息。将组合导航技术与GIS技术整合运用,可把组合导航系统提供的空间数据按照某种地理坐标进行编码,以实现定位功能。针对以上两个主要部分进行了研究与设计,取得了以下成果：1)对惯性导航与卫星导航的组成与原理进行了简要介绍,主要分析了采用组合导航技术的优点以及为什么要采用SINS/GPS组合的原因。其次,针对该种组合方式的不同组合方法进行了研究,分析了不同组合方法的优缺点,阐述了他们各自的原理。对于组合导航中最关键的信息融合技术进行了详尽的介绍,并通过卡尔曼滤波技术实现了导航数据的融合。2)创建了基于LINUX操作系统的嵌入式编译平台,对选用的硬件设备进行了介绍,画出了整个系统的整体结构框图。对嵌入式开发板与GPS接收机之间的串口通信问题给出了解决方案,并给出了串口设置的方法,完成了导航定位信息的采集。3)在软件设计方面,通过编程实现了从经纬度坐标到平面直角坐标的转换,利用C++语言与QT基于项的绘图机制完成了对MapInfo地图数据的读取,组织与绘制。编写了软件交互方式。并对GIS的核心应用问题,路径的搜索与规划,给出了解决方案,介绍了A*搜索算法的原理以及怎样编程实现A*搜索算法。通过最终的实践验证,系统平稳可靠,效果较好,可以实现GIS最基本的功能。表明了设计方法的有效性。
【关键词】：组合导航 地理信息系统 卡尔曼滤波 最短路径算法
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TN967.2;P208
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 缩略语对照表10-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究的内容及意义14-15
• 1.2 组合导航概述15-16
• 1.2.1 组合导航的研究意义15
• 1.2.2 GPS/SINS组合导航的研究现状15-16
• 1.3 GIS概述16-20
• 1.3.1 GIS的组成16-17
• 1.3.2 GIS的主要功能17
• 1.3.3 GIS的发展现状17
• 1.3.4 GIS的发展趋势17-20
• 第二章 导航系统与组合导航原理20-36
• 2.1 捷联惯导系统概述20-26
• 2.1.1 捷联惯导的基本原理20-21
• 2.1.2 捷联姿态解算21-26
• 2.2 GPS概述26-28
• 2.2.1 GPS系统的组成26-27
• 2.2.2 GPS定位与测速原理27-28
• 2.3 组合导航组合方式研究28-34
• 2.3.1 组合结构设计29-32
• 2.3.2 组合导航系统的数据融合32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 第三章 GIS地图数据管理36-42
• 3.1 MapInfo地图数据结构36-38
• 3.2 QT基于项的图形视图框架38-41
• 3.2.1 场景(QGraphicsScene)39-40
• 3.2.2 视图(QGraphicsView)40
• 3.2.3 图形项(QGraphicsItem)40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第四章 GIS软硬件平台的搭建42-52
• 4.1 开发平台的选择42-43
• 4.1.1 OK210开发板简介42
• 4.1.2 ARMCortex-A8介绍42-43
• 4.1.3 S5PV210芯片特性43
• 4.2 交叉编译和调试环境的搭建43-47
• 4.2.1 嵌入式开发环境搭建43
• 4.2.2 PC机Ubuntu系统搭建43-44
• 4.2.3 宿主机和目标机的通信44
• 4.2.4 安装交叉编译工具44-45
• 4.2.5 Qt/Embedded GUI平台移植45-47
• 4.3 位置信息的输入47-50
• 4.4 本章小结50-52
• 第五章 GIS的软件实现52-70
• 5.1 面向嵌入式平台的GIS软件构架52
• 5.2 高斯投影及其代码实现52-58
• 5.2.1 高斯投影53-55
• 5.2.2 高斯正算公式55-56
• 5.2.3 高斯正算公式的代码实现56-58
• 5.3 图形元素的绘制58-62
• 5.3.1 图形元素类的组织58-59
• 5.3.2 图形元素类的绘制59-62
• 5.4 最佳路径分析62-69
• 5.4.1 最佳路径分析62
• 5.4.2 最佳路径算法62-63
• 5.4.3 A~*算法的原理63-69
• 5.5 本章小结69-70
• 第六章 结论与展望70-72
• 6.1 研究结论70
• 6.2 研究展望70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74

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本文编号：862706