低成本双模GNSS/SINS紧组合车载导航系统设计
发布时间：2022-02-17 07:09
随着北斗卫星导航系统（BeiDou Navigation Satellite System,BDS）、无人驾驶产业的飞速发展,低成本、高精度、高稳定性的车载导航系统一直是国内外学者和工程师们的研究热点。相比于传统松组合系统,基于全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）与微机电惯性测量单元（Micro-Electro-Mechanical System Inertial Measurement Unit,MEMS IMU）的紧组合导航系统灵活轻便,输出精度和频率稳定,即使在少于四颗卫星时也能继续工作。本文在此背景下,对紧组合导航相关算法进行研究,并设计完成了低成本双模GNSS/SINS车载紧组合导航系统。本文首先介绍了惯性导航、卫星导航的基本原理和常用解算方法,讨论了各自的优缺点和误差来源。根据定位参数估计需求和系统误差传播方程,对系统进行了误差建模,分析了用于数据融合的卡尔曼滤波算法以及滤波器状态参数的补偿方法,为搭建系统组合导航滤波器提供理论依据。然后,根据卫星定位和惯性系统的误差模型,本文完成了紧组合导航系统的离散扩展卡尔曼...
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 车载组合导航研究现状
1.2.2 紧组合导航研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 紧组合导航原理
2.1 常用坐标系
2.2 惯性导航解算原理
2.2.1 惯性导航解算过程
2.2.2 惯性导航误差建模
2.3 卫星定位系统原理
2.3.1 卫星星历和卫星位置
2.3.2 伪距和伪距率求取
2.3.3 卫星误差建模
2.4 卡尔曼滤波算法
2.4.1 卡尔曼滤波算法介绍
2.4.2 状态估计参数补偿
2.5 本章小结
第三章 基于车载的紧组合导航算法与仿真
3.1 车载轨迹发生器
3.2 惯性解算的伪距推算
3.3 离散扩展卡尔曼滤波
3.3.1 离散扩展卡尔曼滤波结构
3.3.2 车辆运动学约束和多传感器辅助
3.3.3 扩展卡尔曼滤波初始化
3.3.4 基于时间同步的双速率卡尔曼滤波算法
3.4 仿真实验
3.4.1 基于MFC的算法移植及界面程序
3.4.2 仿真分析
3.5 本章小结
第四章 硬件平台与实验
4.1 GNSS和SINS数据分析及选型
4.1.1 GNSS和SINS数据分析
4.1.2 GNSS和SINS器件选型
4.2 硬件电路设计
4.3 PCB制作及调试
4.4 实验与验证
4.4.1 雪地环境测试
4.4.2 低速实验
4.4.3 跑车实验
4.5 本章小结
第五章 总结展望
5.1 本文总结
5.2 下一步研究展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UD分解的Sage-Husa自适应滤波算法[J]. 李明,许川佩,李翔. 计算机仿真. 2017(11)
[2]低纬度地区GPS电离层闪烁信号幅度衰减特性分析（英文）[J]. 祝雪芬,陈熙源,黄浩乾,陈建锋,徐斌铖. Journal of Southeast University（English Edition）. 2016(04)
[3]GNSS/SINS紧组合导航故障检测与系统重构新方法[J]. 张闯,赵修斌,庞春雷,冯波,许云达. 电光与控制. 2017(02)
[4]GNSS/INS紧组合算法实时性改进与嵌入式验证[J]. 章红平,常乐,汪宏晨,牛小骥,高周正. 东南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]惯性/双目视觉里程计深组合导航方法[J]. 逯建军,任晓军,孙伟,郭元江,李群. 导航定位与授时. 2016(03)
[6]基于新息正交原理的抗差UKF及其在INS/GPS组合导航中的应用[J]. 冯鹏程,胡高歌,高社生. 测控技术. 2015(10)
[7]抗差自适应Sage滤波及其在组合导航中的应用[J]. 高怡,高社生. 测控技术. 2015(04)
[8]基于自适应滤波的SINS/DVL组合导航系统[J]. 徐晓苏,潘永飞,邹海军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]基于异质星座特性的惯性/北斗紧组合滤波算法[J]. 陈驵,赖际舟,陈磊江,刘建业,柳敏. 中国惯性技术学报. 2015(01)
[10]新一代国际标准RTCM V3.2及其应用[J]. 陈振,王权,秘金钟,谷守周,方书山,向常淦. 导航定位学报. 2014(04)
博士论文
[1]汽车状态软测量和车载组合导航系统故障检测技术研究[D]. 任孝平.中南大学 2012
硕士论文
[1]基于双天线惯性辅助的车载定位定向技术研究与实现[D]. 靳文鑫.北京交通大学 2017
[2]卡尔曼滤波在车载组合导航中的应用研究[D]. 张华倩.沈阳工业大学 2017
[3]基于MEMS IMU的车载组合导航技术研究[D]. 徐正鹏.武汉大学 2017
[4]嵌入式车载导航系统的应用与研究[D]. 段洁斐.天津工业大学 2016
[5]基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 臧中原.北京理工大学 2015
[6]GPS/INS耦合结构和融合算法研究[D]. 李妍妍.电子科技大学 2014
[7]车载MEMS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 刘海峰.哈尔滨工程大学 2014
[8]基于车载平台的北斗/SINS紧组合导航系统的研究与实现[D]. 张海龙.东北大学 2013
[9]基于GPS/DR紧组合车载导航系统研究及实现[D]. 黄攀.哈尔滨工程大学 2013
[10]车联网卫星/微惯性组合导航定位系统研究[D]. 赵旭.北京信息科技大学 2013
本文编号：3629017
【文章来源】：东南大学江苏省211工程院校985工程院校教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状
1.2.1 车载组合导航研究现状
1.2.2 紧组合导航研究现状
1.3 论文研究内容及意义
1.4 论文组织结构
第二章 紧组合导航原理
2.1 常用坐标系
2.2 惯性导航解算原理
2.2.1 惯性导航解算过程
2.2.2 惯性导航误差建模
2.3 卫星定位系统原理
2.3.1 卫星星历和卫星位置
2.3.2 伪距和伪距率求取
2.3.3 卫星误差建模
2.4 卡尔曼滤波算法
2.4.1 卡尔曼滤波算法介绍
2.4.2 状态估计参数补偿
2.5 本章小结
第三章 基于车载的紧组合导航算法与仿真
3.1 车载轨迹发生器
3.2 惯性解算的伪距推算
3.3 离散扩展卡尔曼滤波
3.3.1 离散扩展卡尔曼滤波结构
3.3.2 车辆运动学约束和多传感器辅助
3.3.3 扩展卡尔曼滤波初始化
3.3.4 基于时间同步的双速率卡尔曼滤波算法
3.4 仿真实验
3.4.1 基于MFC的算法移植及界面程序
3.4.2 仿真分析
3.5 本章小结
第四章 硬件平台与实验
4.1 GNSS和SINS数据分析及选型
4.1.1 GNSS和SINS数据分析
4.1.2 GNSS和SINS器件选型
4.2 硬件电路设计
4.3 PCB制作及调试
4.4 实验与验证
4.4.1 雪地环境测试
4.4.2 低速实验
4.4.3 跑车实验
4.5 本章小结
第五章 总结展望
5.1 本文总结
5.2 下一步研究展望
致谢
参考文献
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于UD分解的Sage-Husa自适应滤波算法[J]. 李明,许川佩,李翔. 计算机仿真. 2017(11)
[2]低纬度地区GPS电离层闪烁信号幅度衰减特性分析（英文）[J]. 祝雪芬,陈熙源,黄浩乾,陈建锋,徐斌铖. Journal of Southeast University（English Edition）. 2016(04)
[3]GNSS/SINS紧组合导航故障检测与系统重构新方法[J]. 张闯,赵修斌,庞春雷,冯波,许云达. 电光与控制. 2017(02)
[4]GNSS/INS紧组合算法实时性改进与嵌入式验证[J]. 章红平,常乐,汪宏晨,牛小骥,高周正. 东南大学学报(自然科学版). 2016(04)
[5]惯性/双目视觉里程计深组合导航方法[J]. 逯建军,任晓军,孙伟,郭元江,李群. 导航定位与授时. 2016(03)
[6]基于新息正交原理的抗差UKF及其在INS/GPS组合导航中的应用[J]. 冯鹏程,胡高歌,高社生. 测控技术. 2015(10)
[7]抗差自适应Sage滤波及其在组合导航中的应用[J]. 高怡,高社生. 测控技术. 2015(04)
[8]基于自适应滤波的SINS/DVL组合导航系统[J]. 徐晓苏,潘永飞,邹海军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2015(03)
[9]基于异质星座特性的惯性/北斗紧组合滤波算法[J]. 陈驵,赖际舟,陈磊江,刘建业,柳敏. 中国惯性技术学报. 2015(01)
[10]新一代国际标准RTCM V3.2及其应用[J]. 陈振,王权,秘金钟,谷守周,方书山,向常淦. 导航定位学报. 2014(04)
博士论文
[1]汽车状态软测量和车载组合导航系统故障检测技术研究[D]. 任孝平.中南大学 2012
硕士论文
[1]基于双天线惯性辅助的车载定位定向技术研究与实现[D]. 靳文鑫.北京交通大学 2017
[2]卡尔曼滤波在车载组合导航中的应用研究[D]. 张华倩.沈阳工业大学 2017
[3]基于MEMS IMU的车载组合导航技术研究[D]. 徐正鹏.武汉大学 2017
[4]嵌入式车载导航系统的应用与研究[D]. 段洁斐.天津工业大学 2016
[5]基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 臧中原.北京理工大学 2015
[6]GPS/INS耦合结构和融合算法研究[D]. 李妍妍.电子科技大学 2014
[7]车载MEMS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 刘海峰.哈尔滨工程大学 2014
[8]基于车载平台的北斗/SINS紧组合导航系统的研究与实现[D]. 张海龙.东北大学 2013
[9]基于GPS/DR紧组合车载导航系统研究及实现[D]. 黄攀.哈尔滨工程大学 2013
[10]车联网卫星/微惯性组合导航定位系统研究[D]. 赵旭.北京信息科技大学 2013
本文编号：3629017
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3629017.html
