基于ARM的SINS/GPS组合导航系统信息处理

发布时间：2023-10-06 13:40

　　在捷联惯性导航系统(Strap-down Inertial Navigation System,SINS)和GPS(Global Positioning System)组成的SINS/GPS组合导航系统中,存在系统误差模型、伪距观测方程等非线性方程,并且组合导航系统的噪声非常复杂,传统的卡尔曼滤波或者相关扩展的卡尔曼滤波已不能完全满足组合导航系统的误差补偿要求,因此,可用于非线性、非高斯随机系统的粒子滤波算法在组合导航系统中有着广泛的应用。首先,研究了既有的标准粒子滤波算法,由于标准粒子滤波算法忽略了当前的观测值,直接采用先验概率密度函数作为重要性密度函数,使得权重几乎集中在少数粒子上,粒子集不能够准确表达实际后验概率,造成了严重的粒子退化问题。针对标准粒子滤波存在的问题,给出了改进的自适应迭代粒子滤波算法,通过自身迭代,产生新的重要密度函数,更新重采样技术,并引入模拟退火算法,利用成本函数最大化,求解出模拟退火参数,解决了粒子退化和权值归一化的问题,并且能够将粒子快速推入高似然区,提高粒子有效利用率。其次,研究了SINS/GPS组合导航系统硬件和软件实现的工作原理。采用上位机软件测试...

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 组合导航系统的国内外研究现状
    1.3 ARM处理器的介绍
    1.4 论文的主要工作安排
第二章 SINS/GPS组合导航系统的基本原理
    2.1 常用坐标系
    2.2 坐标系之间的转换
        2.2.1 当地导航坐标系与载体坐标系的转换关系
        2.2.2 地心地固坐标系与地理坐标系的转换关系
        2.2.3 地心惯性坐标系与地心地固坐标系的转换关系
    2.3 SINS系统的基本原理
        2.3.1 基本原理
        2.3.2 SINS系统的算法介绍
    2.4 GPS的工作原理
        2.4.1 全球定位系统（GPS）的组成
        2.4.2 GPS定位原理的概述
        2.4.3 GPS绝对定位原理
    2.5 本章小结
第三章 SINS/GPS组合导航系统的误差来源与补偿
    3.1 SINS/GPS的组合方式
    3.2 组合导航系统误差来源和分析
        3.2.1 捷联惯导系统的误差源
        3.2.2 SINS系统的误差方程
        3.2.3 GPS的误差
    3.3 组合导航系统的误差补偿
        3.3.1 SINS/GPS组合导航的状态方程和量测方程
        3.3.2 标准粒子滤波算法
        3.3.3 自适应迭代粒子滤波算法
    3.4 本章小结
第四章 SINS/GPS组合导航系统软硬件的设计与实现
    4.1 SINS/GPS组合导航硬件系统设计
        4.1.1 SINS/GPS组合导航硬件结构
        4.1.2 ARM主控数据处理模块
        4.1.3 惯性测量模块
        4.1.4 GPS接收模块
        4.1.5 LCD显示模块
    4.2 SINS/GPS组合导航系统软件总体结构
        4.2.1 SINS数据更新
        4.2.2 GPS数据更新
        4.2.3 SINS/GPS组合导航系统总体软件设计框图
    4.3 本章小结
第五章 SINS/GPS组合导航系统测试
    5.1 仿真实验与结果分析
    5.2 硬件系统实现
        5.2.1 SINS/GPS组合导航硬件实物测试
        5.2.2 SINS模块数据接收
        5.2.3 GPS模块数据接收
        5.2.4 显示实验数据
    5.3 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 论文总结
    6.2 工作展望
致谢
参考文献
作者简介
攻读硕士学位期间研究成果



本文编号：3851804