车载SINS/GPS组合导航系统的改进与实现
发布时间：2021-12-18 09:39
当今时代,科学革命的步伐越走越快,商用车在人们的日常生活中起着越来越重要的作用,同时城市建设的快速发展也对交通管理提出了更高的要求,导航系统在人类生活生产中起到了不可替代的作用。当前社会中,使用到的是一种组合导航系统,该组合导航是车载导航系统的主要模式,本文针对车载组合导航系统在工作中遇到的实际问题,以车载捷联惯导组合导航系统为研究对象来设计卡尔曼滤波器,并进行了相应的仿真实验,基本达到了预期的目标。组合导航系统通常采用卡尔曼滤波技术进行信息融合,然而在用卡尔曼滤波算法估计车辆的运动状态时,当车辆运动状态发生突然改变,那么将会导致卡尔曼滤波估值不能及时地跟踪车辆真实状态的变化。本文针对这一问题从算法的角度分析了产生这种现象的原因,分别从滤波增益计算和系统状态一步预测值的计算两个角度提出了相应的改进算法,并完成了相应的仿真实验,通过仿真实验证明了改进的卡尔曼滤波算法使得卡尔曼滤波器的跟踪速度和滤波精度都得到了提高。希望通过该论文的研究,能够为组合导航系统的发展提供了一个成熟的技术方案,通过快速的计算速度和更快、更高的服务,提高人们的生活水平。
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文的研究背景、内容及意义
1.2 车载导航系统的国内外研究现状和发展趋势
1.3 本文的主要内容
1.4 本文的基本结构
2 SINS/GPS组合导航系统原理
2.1 GPS导航系统
2.1.1 GPS导航系统的基本原理
2.1.2 GPS导航系统中的误差缘由
2.2 捷联惯性导航系统
2.3 SINS/GPS组合导航
2.4 组合导航中的卡尔曼滤波技术
2.4.1 常规卡尔曼滤波
2.4.2 联邦卡尔曼滤波
2.4.3 自适应卡尔曼滤波
2.5 本章小结
3 导航验证系统硬件设计
3.1 总体方案的设计思想
3.2 功能模块的器件选型
3.2.1 GPS接收器
3.2.2 IMU接收模块
3.2.3 DSP计算模块
3.3 功能模块的电路设计与实现
3.3.1 总体功能设计
3.3.2 电源模块设计
3.3.3 UART串口模块设计
3.3.4 A/D转换设计
3.3.5 12C通信设计
3.4 功能模块的设置与使用
3.4.1 GPS模块
3.4.2 IMU模块
4 改进的卡尔曼滤波算法
4.1 改进的卡尔曼滤波算法的基本原理
4.2 组合导航系统建模
4.2.1 状态和测量的选取
4.2.2 状态方程建模
4.2.3 测量方程建模
4.2.4 状态方程和测量方程的离散化
4.3 本章小结
5 实验分析
5.1 仿真实验
5.1.1 仿真系统原理
5.1.2 仿真初始值的选取
5.2 两种卡尔曼滤波算法仿真结果对比分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录A 改进卡尔曼滤波算法的MATLAB程序
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转捷联惯导系统原理及典型方案分析[J]. 徐胜红,金斌,施建洪,李瑞涛. 海军航空工程学院学报. 2012(04)
[2]GPS卫星定位技术及其在工程测量中的应用[J]. 胡云. 科技创业月刊. 2010(07)
[3]捷联惯导系统的误差模型与仿真[J]. 储海荣,段镇,贾宏光,郭立红,张跃. 光学精密工程. 2009(11)
[4]旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统[J]. 刘勇,蔡体菁,芶志平,宋军. 压电与声光. 2009(03)
[5]捷联惯导系统姿态解算模块的实现[J]. 杜海龙,张荣辉,刘平,郑喜凤,贾宏光,马海涛. 光学精密工程. 2008(10)
[6]GPS车载导航系统的地图匹配算法研究[J]. 潘昊,胡飞,杨立国. 中国水运(学术版). 2007(11)
[7]车载GPS/DR组合导航系统的数据融合算法[J]. 寇艳红,张其善,李先亮. 北京航空航天大学学报. 2003(03)
[8]基于低成本组合导航定位系统的新融合滤波算法[J]. 白宇骏,徐晓苏,丁敏. 中国惯性技术学报. 2002(06)
[9]车辆GPS/DR组合导航方法研究[J]. 董绪荣,孟庆杰,任宇飞. 指挥技术学院学报. 2001(03)
硕士论文
[1]基于嵌入式的车辆导航系统研究[D]. 李海青.上海交通大学 2009
[2]捷联惯性/里程仪/伪卫星车载组合导航系统研究[D]. 丁文娟.西北工业大学 2006
本文编号：3542127
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 本文的研究背景、内容及意义
1.2 车载导航系统的国内外研究现状和发展趋势
1.3 本文的主要内容
1.4 本文的基本结构
2 SINS/GPS组合导航系统原理
2.1 GPS导航系统
2.1.1 GPS导航系统的基本原理
2.1.2 GPS导航系统中的误差缘由
2.2 捷联惯性导航系统
2.3 SINS/GPS组合导航
2.4 组合导航中的卡尔曼滤波技术
2.4.1 常规卡尔曼滤波
2.4.2 联邦卡尔曼滤波
2.4.3 自适应卡尔曼滤波
2.5 本章小结
3 导航验证系统硬件设计
3.1 总体方案的设计思想
3.2 功能模块的器件选型
3.2.1 GPS接收器
3.2.2 IMU接收模块
3.2.3 DSP计算模块
3.3 功能模块的电路设计与实现
3.3.1 总体功能设计
3.3.2 电源模块设计
3.3.3 UART串口模块设计
3.3.4 A/D转换设计
3.3.5 12C通信设计
3.4 功能模块的设置与使用
3.4.1 GPS模块
3.4.2 IMU模块
4 改进的卡尔曼滤波算法
4.1 改进的卡尔曼滤波算法的基本原理
4.2 组合导航系统建模
4.2.1 状态和测量的选取
4.2.2 状态方程建模
4.2.3 测量方程建模
4.2.4 状态方程和测量方程的离散化
4.3 本章小结
5 实验分析
5.1 仿真实验
5.1.1 仿真系统原理
5.1.2 仿真初始值的选取
5.2 两种卡尔曼滤波算法仿真结果对比分析
5.3 本章小结
结论
参考文献
附录A 改进卡尔曼滤波算法的MATLAB程序
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]旋转捷联惯导系统原理及典型方案分析[J]. 徐胜红,金斌,施建洪,李瑞涛. 海军航空工程学院学报. 2012(04)
[2]GPS卫星定位技术及其在工程测量中的应用[J]. 胡云. 科技创业月刊. 2010(07)
[3]捷联惯导系统的误差模型与仿真[J]. 储海荣,段镇,贾宏光,郭立红,张跃. 光学精密工程. 2009(11)
[4]旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统[J]. 刘勇,蔡体菁,芶志平,宋军. 压电与声光. 2009(03)
[5]捷联惯导系统姿态解算模块的实现[J]. 杜海龙,张荣辉,刘平,郑喜凤,贾宏光,马海涛. 光学精密工程. 2008(10)
[6]GPS车载导航系统的地图匹配算法研究[J]. 潘昊,胡飞,杨立国. 中国水运(学术版). 2007(11)
[7]车载GPS/DR组合导航系统的数据融合算法[J]. 寇艳红,张其善,李先亮. 北京航空航天大学学报. 2003(03)
[8]基于低成本组合导航定位系统的新融合滤波算法[J]. 白宇骏,徐晓苏,丁敏. 中国惯性技术学报. 2002(06)
[9]车辆GPS/DR组合导航方法研究[J]. 董绪荣,孟庆杰,任宇飞. 指挥技术学院学报. 2001(03)
硕士论文
[1]基于嵌入式的车辆导航系统研究[D]. 李海青.上海交通大学 2009
[2]捷联惯性/里程仪/伪卫星车载组合导航系统研究[D]. 丁文娟.西北工业大学 2006
本文编号：3542127
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiaotonggongchenglunwen/3542127.html
