基于卫星与惯性测量组合定位的车载终端系统设计
发布时间：2021-01-21 08:24
车载终端定位主要依赖全球导航卫星系统（GNSS）,目前应用比较广泛的主要包括美国的全球定位系统（GPS）和中国的北斗卫星导航系统（BDS）。无论是GPS还是BDS,在卫星信号良好的情况下,均能提供高精度长时间的定位信息,但GNSS都对外部环境有较强的依赖性,在一些常见的特定环境,比如高楼群、高架桥、隧道、地下车库等,容易因卫星信号受阻造成可见星目数不足,甚至导致定位失败。相比之下,惯性测量单元（IMU）不需要借助外源信息就能解算出载体姿态,具有很强的独立性,但由于惯性器件存在测量误差,这种误差进入定位解算时会随时间累积。卫星与IMU的组合定位系统不仅能够很好地解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻造成的定位问题,还有效降低了IMU累积误差。因此,研究与设计基于卫星与IMU组合定位的车载终端系统具有十分重要的意义。本文首先对卫星定位技术和IMU分别进行了阐述,并给出了车载终端系统的需求分析和整体设计方案,然后选用A9G模块作为终端微处理器完成了基于卫星与IMU组合定位的车载终端设计,组合定位成功解决了车载终端在特定环境下因卫星信号受阻造成的定位问题,A9G模块替代了传统设计方案中的单片机...
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车载导航设备Fig.1.2Vehiclenavigationequipment
重庆大学硕士学位论文1绪论3预警和车辆防盗等功能，再与后台服务器结合组成车辆监控系统，基本可以满足对车载终端的功能需求[23]。图1.2车载导航设备Fig.1.2Vehiclenavigationequipment1.2.2车载终端研究存在的不足虽然目前对车载终端的研究越来越深入，而且相关产品市场占有率也越来越高，但是仍然存在不足，其中最主要的是车载终端在一些常见的特定环境下的定位问题。车载终端定位主要依赖GNSS，目前应用比较广泛的主要包括美国的GPS和中国的BDS[24]。无论是GPS还是BDS，在卫星信号良好的情况下，均能提供高精度长时间的定位信息，但GNSS都对外部环境有较强的依赖性，在一些常见的特定环境，比如高楼群、高架、隧道、地下车库等，容易因卫星信号受阻造成可见星目数不足，甚至导致定位失败[25]。图1.3地下车库和城市隧道Fig.1.3Undergroundgarageandurbantunnel
重庆大学硕士学位论文1绪论4图1.4重庆市立交桥和财富中心Fig.1.4Chongqingmunicipaloverpassandfortunecenter如图1.3所示，如今城市中地下车库和隧道十分常见，图1.4展示的是山城重庆错综复杂的立交桥和财富中心的高楼群，在这些环境下，卫星信号的传输与接收很容易受到干扰，车载终端会因为卫星信号受阻而无法进行准确定位[26]。1.3本文主要研究内容本文针对在特定环境下的定位问题，提出使用卫星与惯性测量组合定位，卫星与IMU组合定位不仅能够很好地解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻而造成的定位问题，还有效降低了IMU累积误差，两种定位方式的结合兼具了IMU的独立性和卫星定位的精确性，提升了车载终端稳定性和定位精度。然后选用A9G模块作为终端微处理器完成了基于卫星与IMU组合定位的车载终端硬件设计，A9G模块替代了传统设计方案中的单片机、网络通信模块和定位模块，不仅能保证车载终端功能的完整性，还能降低成本，简化硬件电路复杂度、缩短开发时间和最大程度上减小车载终端尺寸。然后，本文详细介绍了车载终端的功能实现和卡尔曼滤波算法在车载终端中的实现过程，并对车载终端的关键功能和可靠性进行了测试和评估。最后,对本文相关研究内容进行总结，论述了本文研究工作中的不足，并在总结的基础上对今后的工作进行了展望。本文结构安排如下：第一章首先概述了车载终端研究背景和意义，然后在分析了车载终端研究现状之后指出了国内车载终端研究中存在的不足，最后是对本文主要研究内容的介绍。第二章先引入车载终端中常用的车辆定位技术，主要介绍了卫星定位和惯性测量。然后，在分析了卫星定位技术和惯性测量各自的特点之后，提出卫星与IMU组合定位，来解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻而无法精确定位这?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于完整运动约束的车载GPS/IMU组合方法[J]. 顾青涛,孙书良. 无线电通信技术. 2018(05)
[2]基于Android平台的IMU/GPS导航系统设计与实现[J]. 孙伟,石青,李瑞豹,丁伟. 测绘与空间地理信息. 2018(07)
[3]控制点布设对IMU/GPS辅助空中三角测量精度的影响[J]. 冀晓辉,王丽平. 华北国土资源. 2018(02)
[4]基于IMU/GPS的安卓无缝定位系统设计[J]. 孙伟,王野,李瑞豹,杨聃. 系统仿真学报. 2018(09)
[5]基于Android平台的车联网信息管理系统[J]. 陈志忠,孙晓聪,任鹏,林元彬,羊显慎. 科技与创新. 2016(23)
[6]MEMS-IMU/GPS组合导航数据接收程序设计[J]. 丰趁得. 科技展望. 2016(12)
[7]车载智能终端安全威胁及应对措施分析[J]. 翟世俊,姚一楠. 互联网天地. 2015(11)
[8]基于GPRS的智能控制电子门锁系统设计[J]. 林勇,冯英峰,杨玲. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(07)
[9]车路协同环境下紧急车辆优先通行方法研究[J]. 龙文民,褚端峰,施辉,胡超伟,王小宇,王磊. 中国安全科学学报. 2015(07)
[10]基于GPRS的纯电动汽车远程监控终端研究与设计[J]. 周新宇,姜久春,牛利勇,鲍谚. 电测与仪表. 2013(11)
硕士论文
[1]基于IMU/GPS的微型航姿参考系统设计[D]. 杨雁宇.中北大学 2018
[2]基于ARM的电动汽车远程监控系统设计与研究[D]. 李晃.武汉理工大学 2015
[3]复杂场景下运动目标的视觉跟踪方法研究[D]. 范曲.重庆大学 2015
[4]基于BD2/GPS双模应用的危化品物流车辆远程监控系统[D]. 黄旭.重庆大学 2014
[5]基于STM32卫星定位车载终端硬件系统设计[D]. 吴海超.电子科技大学 2014
[6]基于ARM的智能公交车载终端的设计与开发[D]. 潘良.湖南大学 2009
本文编号：2990823
【文章来源】：重庆大学重庆市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：47 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
车载导航设备Fig.1.2Vehiclenavigationequipment
重庆大学硕士学位论文1绪论3预警和车辆防盗等功能，再与后台服务器结合组成车辆监控系统，基本可以满足对车载终端的功能需求[23]。图1.2车载导航设备Fig.1.2Vehiclenavigationequipment1.2.2车载终端研究存在的不足虽然目前对车载终端的研究越来越深入，而且相关产品市场占有率也越来越高，但是仍然存在不足，其中最主要的是车载终端在一些常见的特定环境下的定位问题。车载终端定位主要依赖GNSS，目前应用比较广泛的主要包括美国的GPS和中国的BDS[24]。无论是GPS还是BDS，在卫星信号良好的情况下，均能提供高精度长时间的定位信息，但GNSS都对外部环境有较强的依赖性，在一些常见的特定环境，比如高楼群、高架、隧道、地下车库等，容易因卫星信号受阻造成可见星目数不足，甚至导致定位失败[25]。图1.3地下车库和城市隧道Fig.1.3Undergroundgarageandurbantunnel
重庆大学硕士学位论文1绪论4图1.4重庆市立交桥和财富中心Fig.1.4Chongqingmunicipaloverpassandfortunecenter如图1.3所示，如今城市中地下车库和隧道十分常见，图1.4展示的是山城重庆错综复杂的立交桥和财富中心的高楼群，在这些环境下，卫星信号的传输与接收很容易受到干扰，车载终端会因为卫星信号受阻而无法进行准确定位[26]。1.3本文主要研究内容本文针对在特定环境下的定位问题，提出使用卫星与惯性测量组合定位，卫星与IMU组合定位不仅能够很好地解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻而造成的定位问题，还有效降低了IMU累积误差，两种定位方式的结合兼具了IMU的独立性和卫星定位的精确性，提升了车载终端稳定性和定位精度。然后选用A9G模块作为终端微处理器完成了基于卫星与IMU组合定位的车载终端硬件设计，A9G模块替代了传统设计方案中的单片机、网络通信模块和定位模块，不仅能保证车载终端功能的完整性，还能降低成本，简化硬件电路复杂度、缩短开发时间和最大程度上减小车载终端尺寸。然后，本文详细介绍了车载终端的功能实现和卡尔曼滤波算法在车载终端中的实现过程，并对车载终端的关键功能和可靠性进行了测试和评估。最后,对本文相关研究内容进行总结，论述了本文研究工作中的不足，并在总结的基础上对今后的工作进行了展望。本文结构安排如下：第一章首先概述了车载终端研究背景和意义，然后在分析了车载终端研究现状之后指出了国内车载终端研究中存在的不足，最后是对本文主要研究内容的介绍。第二章先引入车载终端中常用的车辆定位技术，主要介绍了卫星定位和惯性测量。然后，在分析了卫星定位技术和惯性测量各自的特点之后，提出卫星与IMU组合定位，来解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻而无法精确定位这?
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于完整运动约束的车载GPS/IMU组合方法[J]. 顾青涛,孙书良. 无线电通信技术. 2018(05)
[2]基于Android平台的IMU/GPS导航系统设计与实现[J]. 孙伟,石青,李瑞豹,丁伟. 测绘与空间地理信息. 2018(07)
[3]控制点布设对IMU/GPS辅助空中三角测量精度的影响[J]. 冀晓辉,王丽平. 华北国土资源. 2018(02)
[4]基于IMU/GPS的安卓无缝定位系统设计[J]. 孙伟,王野,李瑞豹,杨聃. 系统仿真学报. 2018(09)
[5]基于Android平台的车联网信息管理系统[J]. 陈志忠,孙晓聪,任鹏,林元彬,羊显慎. 科技与创新. 2016(23)
[6]MEMS-IMU/GPS组合导航数据接收程序设计[J]. 丰趁得. 科技展望. 2016(12)
[7]车载智能终端安全威胁及应对措施分析[J]. 翟世俊,姚一楠. 互联网天地. 2015(11)
[8]基于GPRS的智能控制电子门锁系统设计[J]. 林勇,冯英峰,杨玲. 合肥工业大学学报(自然科学版). 2015(07)
[9]车路协同环境下紧急车辆优先通行方法研究[J]. 龙文民,褚端峰,施辉,胡超伟,王小宇,王磊. 中国安全科学学报. 2015(07)
[10]基于GPRS的纯电动汽车远程监控终端研究与设计[J]. 周新宇,姜久春,牛利勇,鲍谚. 电测与仪表. 2013(11)
硕士论文
[1]基于IMU/GPS的微型航姿参考系统设计[D]. 杨雁宇.中北大学 2018
[2]基于ARM的电动汽车远程监控系统设计与研究[D]. 李晃.武汉理工大学 2015
[3]复杂场景下运动目标的视觉跟踪方法研究[D]. 范曲.重庆大学 2015
[4]基于BD2/GPS双模应用的危化品物流车辆远程监控系统[D]. 黄旭.重庆大学 2014
[5]基于STM32卫星定位车载终端硬件系统设计[D]. 吴海超.电子科技大学 2014
[6]基于ARM的智能公交车载终端的设计与开发[D]. 潘良.湖南大学 2009
本文编号：2990823
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