車輛GPS-SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來(lái)，汽車工業(yè)的高速發(fā)展所帶來(lái)的城市道路交通問(wèn)題日益嚴(yán)重。作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)-----車輛導(dǎo)航技術(shù)成為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的車輛導(dǎo)航技術(shù)采用單純的GPS導(dǎo)航技術(shù)，車輛在導(dǎo)航過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)GPS失鎖而影響導(dǎo)航定位功能的情況。捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種自主式導(dǎo)航方式，它具有抗干擾性能力強(qiáng)、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于慣性傳感器精度和捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工作原理的原因，導(dǎo)致導(dǎo)航定位誤差積累，所以不能全天候單獨(dú)工作。GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)很

2、好的解決慣性導(dǎo)航誤差積累的問(wèn)題，并在GPS信號(hào)失鎖的短暫階段可以由慣性導(dǎo)航單獨(dú)工作繼續(xù)提供連續(xù)的導(dǎo)航信息。同時(shí)MEMS技術(shù)的發(fā)展，推動(dòng)了低成本慣性傳感器在車輛組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　本文研究了車輛GPS/SINS組合導(dǎo)航問(wèn)題，包括組合導(dǎo)航系統(tǒng)算法研究和車輛導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)軟硬件實(shí)現(xiàn)。主要研究?jī)?nèi)容包括：⑴提出基于航向輔助的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航方案。平臺(tái)式慣性導(dǎo)航方案在算法上易于實(shí)現(xiàn)，但安裝困難，成本較高。而捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航方案安裝便捷、

3、成本低，但算法上難于實(shí)現(xiàn)。本文研究了兩種方案各自的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了基于指北慣性導(dǎo)航算法、外部設(shè)備輔助提供航向的捷聯(lián)式慣導(dǎo)方案。⑵卡爾曼濾波在GPS/SINS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用。本文研究了GPS/SINS系統(tǒng)常用的組合導(dǎo)航模式，確定采用速度、位置的松耦合組合導(dǎo)航模式。對(duì)GPS系統(tǒng)和SINS系統(tǒng)誤差進(jìn)行分析，得到組合導(dǎo)航系統(tǒng)誤差狀態(tài)方程。然后選取合適的系統(tǒng)狀態(tài)變量、建立量測(cè)方程，將卡爾曼濾波技術(shù)運(yùn)用于組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合中，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證算法

4、的有效性。⑶基于MEMS傳感器的組合導(dǎo)航模塊設(shè)計(jì)。本平臺(tái)采用PC機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行集中處理，組合導(dǎo)航模塊主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理，它分為GPS模塊和IMU模塊。GPS模塊內(nèi)置處理器，用于獲取GPS導(dǎo)航信息;IMU模塊以單片機(jī)作為處理核心，采集陀螺儀、加速度計(jì)和磁力計(jì)九路輸出信號(hào)，用于捷聯(lián)慣性導(dǎo)航解算。⑷導(dǎo)航測(cè)試軟件設(shè)計(jì)。本文運(yùn)用LabVIEW軟件設(shè)計(jì)了組合導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)串口通信、處理、解算程序和圖形用戶界面，用于同時(shí)采集和處理GPS模塊和