基于GPS/SINS的智能电动车定位关键技术研究
发布时间：2022-02-23 00:02
智能汽车,包含智能电动汽车,其主要分环境感知、目标决策与行为控制三方面。定位导航与路径跟踪技术分别作为感知与决策模块的重要内容之一,其定位精度的高低将直接影响行车安全性与经济性。由于GPS数据更新频率低、信号易缺失,而SINS数据更新频率高,但误差易随时间累积,因此,实际应用中多基于GPS/SINS进行组合导航系统的设计。然而,却鲜有文献对组合导航中轨迹模拟器的设计与SINS仿真模型的构建进行论述,此外,虽然现如今有很多路径跟踪算法都达到了较好的路径跟踪效果,但多是针对匀速状况的,很少有转弯过程中基于道路弯曲度变化情况自动变速的算法,而当以较高车速行驶时,不降速极易在转弯处发生事故。因此,为了较好地实现智能汽车的自适应巡航,论文以某一智能电动汽车为实验载体针对上述问题进行了以下研究:（1）为实时获取GPS在BJ-54坐标系下的平面坐标,在对其导航原理、相关坐标系与NMEA0183协议进行分析的基础上,基于型号为Trimble BD982的双天线差分GPS,设计了一种将串口直接采集的WGS-84坐标系下的经纬度坐标实时转换为BJ-54坐标系下的平面直角坐标的方法,并对双天线中涉及的两个姿...
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 GPS/SINS组合导航方式研究现状
1.2.2 滤波算法研究现状
1.2.3 路径跟踪控制方法研究现状
1.2.4 研究现状综合评述
1.3 本文研究内容和思路
第二章 导航系统位置与姿态解算的实现
2.1 GPS导航系统位置与姿态解算的实现
2.1.1 GPS导航原理
2.1.2 GPS坐标系
2.1.3 GPS协议
2.1.4 GPS导航参数的实时获取方法
2.2 SINS导航系统位置与姿态解算的实现
2.2.1 SINS协议
2.2.2 SINS坐标系
2.2.3 SINS解算
2.2.4 SINS仿真器的设计方案
2.2.5 案例验证
2.3 本章小结
第三章 基于轨迹模拟器和卡尔曼滤波的GPS/SINS组合导航
3.1 GPS/SINS组合导航系统方案
3.1.1 组合深度方案
3.1.2 估计方案
3.2 滤波器系统模型与算法
3.2.1 模型理论介绍
3.2.2 基于松组合间接法设计的滤波器模型
3.2.3 卡尔曼滤波器原理
3.3 案例验证
3.3.1 仿真实验
3.3.2 半物理仿真实验
3.4 本章小结
第四章 基于Pure Pursuit的路径跟踪改进算法
4.1 基于二轮自行车模型的Pure Pursuit算法
4.2 局部区域内的路径跟踪
4.3 改进的Pure Pursuit算法
4.3.1 前视距离与目标点的确定方法
4.3.2 道路弯曲度的确定方法
4.4 案例验证
4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 创新点
5.3 研究展望
参考文献
在读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多点预瞄最优控制的智能车辆路径跟踪[J]. 黄海洋,张建,王宇,王御,刘金波. 汽车技术. 2018(10)
[2]车载低成本GNSS/SINS紧组合导航系统设计[J]. 赵正扬,汤新华,陈熙源. 测控技术. 2018(09)
[3]一种结合H∞滤波的SINS/GPS组合无人机定位算法[J]. 王昆仑,陶庭叶,黄祚继,王春林. 测绘通报. 2018(05)
[4]插秧机导航路径跟踪改进纯追踪算法[J]. 李革,王宇,郭刘粉,童俊华,何勇. 农业机械学报. 2018(05)
[5]基于粒子群优化的UKF在SINS/GPS组合导航中的应用[J]. 徐晓苏,闫琳宇,吴晓飞,庞东,彭源源. 中国惯性技术学报. 2018(02)
[6]一种强跟踪UKF及其在GPS/SINS深组合导航中的应用[J]. 叶晨,崔双喜. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
[7]基于模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制器设计[J]. 王艺,蔡英凤,陈龙,王海,李健,储小军. 汽车技术. 2017(10)
[8]融合GPS/SINS的容积卡尔曼滤波智能车位置姿态估计方法[J]. 杨澜,惠飞,穆柯楠,侯俊,马峻岩,史昕. 中国科技论文. 2017(14)
[9]GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究[J]. 张新民,张维. 弹箭与制导学报. 2017(03)
[10]一种用于车辆定位的交互式多模型两级卡尔曼滤波（英文）[J]. 徐启敏,李旭,李斌,宋向辉. Journal of Southeast University（English Edition）. 2017(02)
博士论文
[1]基于速度自适应的拖拉机自动导航控制系统研究[D]. 刘进一.中国农业大学 2017
[2]面向高动态环境的SINS/GPS高精度组合测量中的关键问题研究[D]. 陈建锋.东南大学 2015
[3]一种基于时间—空间差分的GPS/SINS超紧组合导航系统研究[D]. 蔡佳楠.哈尔滨工程大学 2015
[4]基于车载的GPS/INS组合导航定位系统的关键技术研究[D]. 徐振凯.东南大学 2015
[5]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]轮式拖拉机高精度自主耕作关键技术研究[D]. 李会彬.河南科技大学 2017
[2]卫星信号短暂缺失时的组合导航技术研究与实现[D]. 赵雪峰.电子科技大学 2017
[3]双天线GPS/SINS组合导航系统研究与设计[D]. 郑京森.浙江大学 2017
[4]基于SINS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 沈凯.南京理工大学 2017
[5]基于拖拉机导航的路径跟踪技术研究[D]. 石翔.石河子大学 2016
[6]智能车控制系统的设计与路径跟踪算法的研究[D]. 杨晨.北京工业大学 2016
[7]基于低成本MEMS的SINS/GPS组合导航算法研究[D]. 潘利鹏.沈阳理工大学 2014
[8]拖拉机自动导航系统关键技术研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2013
[9]车载组合导航系统技术研究[D]. 王媛.哈尔滨工程大学 2013
[10]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
本文编号：3640453
【文章来源】：山东理工大学山东省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 GPS/SINS组合导航方式研究现状
1.2.2 滤波算法研究现状
1.2.3 路径跟踪控制方法研究现状
1.2.4 研究现状综合评述
1.3 本文研究内容和思路
第二章 导航系统位置与姿态解算的实现
2.1 GPS导航系统位置与姿态解算的实现
2.1.1 GPS导航原理
2.1.2 GPS坐标系
2.1.3 GPS协议
2.1.4 GPS导航参数的实时获取方法
2.2 SINS导航系统位置与姿态解算的实现
2.2.1 SINS协议
2.2.2 SINS坐标系
2.2.3 SINS解算
2.2.4 SINS仿真器的设计方案
2.2.5 案例验证
2.3 本章小结
第三章 基于轨迹模拟器和卡尔曼滤波的GPS/SINS组合导航
3.1 GPS/SINS组合导航系统方案
3.1.1 组合深度方案
3.1.2 估计方案
3.2 滤波器系统模型与算法
3.2.1 模型理论介绍
3.2.2 基于松组合间接法设计的滤波器模型
3.2.3 卡尔曼滤波器原理
3.3 案例验证
3.3.1 仿真实验
3.3.2 半物理仿真实验
3.4 本章小结
第四章 基于Pure Pursuit的路径跟踪改进算法
4.1 基于二轮自行车模型的Pure Pursuit算法
4.2 局部区域内的路径跟踪
4.3 改进的Pure Pursuit算法
4.3.1 前视距离与目标点的确定方法
4.3.2 道路弯曲度的确定方法
4.4 案例验证
4.5 本章小结
第五章 全文总结与展望
5.1 全文总结
5.2 创新点
5.3 研究展望
参考文献
在读硕士学位期间的学术成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于多点预瞄最优控制的智能车辆路径跟踪[J]. 黄海洋,张建,王宇,王御,刘金波. 汽车技术. 2018(10)
[2]车载低成本GNSS/SINS紧组合导航系统设计[J]. 赵正扬,汤新华,陈熙源. 测控技术. 2018(09)
[3]一种结合H∞滤波的SINS/GPS组合无人机定位算法[J]. 王昆仑,陶庭叶,黄祚继,王春林. 测绘通报. 2018(05)
[4]插秧机导航路径跟踪改进纯追踪算法[J]. 李革,王宇,郭刘粉,童俊华,何勇. 农业机械学报. 2018(05)
[5]基于粒子群优化的UKF在SINS/GPS组合导航中的应用[J]. 徐晓苏,闫琳宇,吴晓飞,庞东,彭源源. 中国惯性技术学报. 2018(02)
[6]一种强跟踪UKF及其在GPS/SINS深组合导航中的应用[J]. 叶晨,崔双喜. 导弹与航天运载技术. 2018(02)
[7]基于模型预测控制的智能车辆路径跟踪控制器设计[J]. 王艺,蔡英凤,陈龙,王海,李健,储小军. 汽车技术. 2017(10)
[8]融合GPS/SINS的容积卡尔曼滤波智能车位置姿态估计方法[J]. 杨澜,惠飞,穆柯楠,侯俊,马峻岩,史昕. 中国科技论文. 2017(14)
[9]GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究[J]. 张新民,张维. 弹箭与制导学报. 2017(03)
[10]一种用于车辆定位的交互式多模型两级卡尔曼滤波（英文）[J]. 徐启敏,李旭,李斌,宋向辉. Journal of Southeast University（English Edition）. 2017(02)
博士论文
[1]基于速度自适应的拖拉机自动导航控制系统研究[D]. 刘进一.中国农业大学 2017
[2]面向高动态环境的SINS/GPS高精度组合测量中的关键问题研究[D]. 陈建锋.东南大学 2015
[3]一种基于时间—空间差分的GPS/SINS超紧组合导航系统研究[D]. 蔡佳楠.哈尔滨工程大学 2015
[4]基于车载的GPS/INS组合导航定位系统的关键技术研究[D]. 徐振凯.东南大学 2015
[5]MEMS-SINS/GPS组合导航关键技术研究[D]. 崔留争.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2014
硕士论文
[1]轮式拖拉机高精度自主耕作关键技术研究[D]. 李会彬.河南科技大学 2017
[2]卫星信号短暂缺失时的组合导航技术研究与实现[D]. 赵雪峰.电子科技大学 2017
[3]双天线GPS/SINS组合导航系统研究与设计[D]. 郑京森.浙江大学 2017
[4]基于SINS/GPS紧组合导航系统研究[D]. 沈凯.南京理工大学 2017
[5]基于拖拉机导航的路径跟踪技术研究[D]. 石翔.石河子大学 2016
[6]智能车控制系统的设计与路径跟踪算法的研究[D]. 杨晨.北京工业大学 2016
[7]基于低成本MEMS的SINS/GPS组合导航算法研究[D]. 潘利鹏.沈阳理工大学 2014
[8]拖拉机自动导航系统关键技术研究[D]. 贾全.中国农业机械化科学研究院 2013
[9]车载组合导航系统技术研究[D]. 王媛.哈尔滨工程大学 2013
[10]GPS/INS组合导航算法研究与实现[D]. 刘帅.解放军信息工程大学 2012
本文编号：3640453
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/qiche/3640453.html
