卡爾曼濾波在衛(wèi)星導(dǎo)航中的應(yīng)用研究.pdf

1、分類號密級UDC單位代碼101皿卡爾曼濾波在衛(wèi)星導(dǎo)航中的應(yīng)用研究下小東指導(dǎo)教師甄杰職稱副教授學(xué)位授予單位大連海事大學(xué)申請學(xué)位級別工學(xué)碩士學(xué)科與專業(yè)通信與信息系統(tǒng)論文完成日期2008年5月論文答辯日期2008年6月答辯委員會主席中文摘要摘要卡爾曼濾波理論于20世紀(jì)60年代提出，它實(shí)質(zhì)上是一種最優(yōu)估計(jì)的實(shí)時(shí)遞推算法，由于其在求解的過程中不需要存儲大量的觀測數(shù)據(jù)，并且當(dāng)?shù)玫叫碌挠^測數(shù)據(jù)時(shí)，可算得新的參數(shù)濾波值，便于實(shí)時(shí)地處理觀測結(jié)果，故在實(shí)際

2、工程應(yīng)用中受到了重視。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，以卡爾曼濾波技術(shù)為核心的現(xiàn)代估計(jì)理論己廣泛應(yīng)用于航天、航空、衛(wèi)星、系統(tǒng)工程、通信、工業(yè)過程控制、遙感等各個(gè)領(lǐng)域。本文重點(diǎn)研究了卡爾曼濾波技術(shù)在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航中的應(yīng)用，主要目標(biāo)是利用卡爾曼濾波技術(shù)實(shí)現(xiàn)在靜止和運(yùn)動狀態(tài)下載體航跡和航向的預(yù)測，并建立衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)軟件，以提高GPS定位導(dǎo)航的精度，增強(qiáng)運(yùn)動體的動態(tài)跟蹤能力。本文首先對卡爾曼濾波技術(shù)在GPS衛(wèi)星導(dǎo)航中的應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行了概述，分析了GPS

3、系統(tǒng)基本組成及定位原理。然后本文在研究了影響導(dǎo)航精度的主要因素和卡爾曼濾波基本原理的基礎(chǔ)上，將卡爾曼濾波理論應(yīng)用到GPS衛(wèi)星導(dǎo)航中。之后根據(jù)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的需求設(shè)計(jì)了系統(tǒng)整體方案，給出了系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)流程，建立了適合衛(wèi)星導(dǎo)航的卡爾曼濾波模型，實(shí)現(xiàn)了不同坐標(biāo)系下坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換和運(yùn)動體速度平滑。最后，在windows平臺上利用VC一開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術(shù)實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)軟件的主要功能。主要是對導(dǎo)航軟件的串口接收模塊、卡爾曼濾波模塊、數(shù)據(jù)

4、庫模塊，人機(jī)界面模塊做了設(shè)計(jì)和初步實(shí)現(xiàn)。這部分的關(guān)鍵技術(shù)包括:使用CSerialPt類實(shí)現(xiàn)GPS一OEM板與計(jì)算機(jī)的串口通信，建立卡爾曼濾波CKalman類模塊，對數(shù)據(jù)庫存儲操作，實(shí)現(xiàn)人機(jī)界面的運(yùn)動軌跡實(shí)時(shí)顯示模塊。此設(shè)計(jì)還將濾波前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行繪圖顯示。通過比較不難發(fā)現(xiàn)，卡爾曼濾波可以使定位精度更加精確，顯著地提高運(yùn)動過程中載體位置、方向及速度的估計(jì)精度。綜上所述，本文研究的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)中的卡爾曼濾波技術(shù)及其應(yīng)用，對保障交通安全，提高交