精密单点定位与MEMS IMU组合导航系统应用
本文关键词： 精密单点定位 MEMS 组合导航 松组合 2D速度约束 出处：《辽宁工程技术大学》2014年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：针对目前大多数GPS导航定位技术与惯性技术(Inertial Navigation System,INS)组合导航系统(GPS/INS组合导航系统)主要基于差分GPS(DGPS)技术,但是DGPS需要基准站,给导航系统工作区间造成约束的同时也增加了系统的成本和操作的复杂性的问题。以及战术级IMU价格过高,致使GPS/INS组合导航系统很难向民用领域发展和推广的问题。本文采用一种新的GPS/INS组合导航方式。利用卡尔曼滤波算法,整合一台双频GPS接收机和一台低成本的MEMS惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的数据采用PPPGPS/MEMS IMU松组合形式求得系统位置、速度和姿态信息。以前的研究已经证明,精密单点定位(Precise Point Positioning,PPP)和战术级IMU构成的组合导航系统能够实现分米级到厘米级定位精度和cm/s速度精度。本文研究的主旨是PPP和低成本MEMS IMU组合提供精确的位置和姿态信息。对PPP/MUMS IMU组合导航的松组合进行研究,运用卡尔曼滤波作为组合系统的最优导航解算方案。采用非完全限制条件改善组合系统导航精度。通过两次实验验证组合导航系统导航性能。首先在无遮挡区域做实验,解算得到该状态下导航系统的位置、速度和姿态误差。模拟在GPS信号完全屏蔽和部分屏蔽状况下组合导航系统误差积累以及采用2D速度约束条件对误差的改进。与在无遮挡区域实验相似,在有较多建筑物遮挡的情况下进行实验得到组合导航系统精度以及2D速度约束条件对组合导航系统的改进状况。需要说明的是实验采用DGPS和战术级IMU组合导航系统作为参考。
[Abstract]:Aiming at most of GPS navigation and positioning technology and inertial Navigation System. Ins (ins) Integrated Navigation system (ins / ins) is mainly based on differential GPS / DGPS) technology, but DGPS requires a reference station. At the same time, it also increases the cost of the system and the complexity of operation, and the high price of tactical IMU. It is difficult for GPS/INS integrated navigation system to be developed and popularized in civil field. In this paper, a new GPS/INS integrated navigation method and Kalman filter algorithm are used. Integrate a dual-frequency GPS receiver with a low-cost MEMS inertial Measurement Unit. The position, velocity and attitude information of the system are obtained by PPPGPS/MEMS IMU loose combination, which has been proved by previous studies. Precise Point Positioning. PPP). The integrated navigation system composed of IMU and tactical level can realize the positioning accuracy and cm/s speed accuracy of decimeter to centimeter level. The main purpose of this paper is PPP and low-cost MEMS. IMU combination provides accurate position and attitude information. The loose combination of PPP/MUMS IMU integrated navigation is studied. Kalman filter is used as the optimal navigation solution for integrated system. The navigation accuracy of integrated system is improved by adopting non-complete restriction condition. The navigation performance of integrated navigation system is verified by two experiments. Firstly, the navigation performance of integrated navigation system is verified in unoccluded region. Do the experiment. The position of the navigation system in this state can be calculated. Error of velocity and attitude. Error accumulation of integrated navigation system under fully shielded and partially shielded GPS signals and improvement of error by using 2D velocity constraint are similar to experiments in unoccluded region. The accuracy of the integrated navigation system and the improvement of 2D speed constraints on the integrated navigation system are obtained by experiments with more building occlusion. It is necessary to note that the experiment uses DGPS and tactical IM to improve the integrated navigation system. U integrated navigation system as a reference.
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：P228.4;TN967.2
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，本文编号：1453819
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