【摘要】：GPS羅經(jīng)(Satellite Compass)是一種利用衛(wèi)星信號為載體提供航向信息的設(shè)備。相比磁羅經(jīng)和電羅經(jīng),GPS羅經(jīng)不受地磁場分布影響、沒有累積誤差,因此GPS羅經(jīng)具有良好的性能,并且相對成本較低,在海陸空等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在實(shí)際應(yīng)用過程中,載體快速機(jī)動(dòng)的高動(dòng)態(tài)情況下,GPS會(huì)出現(xiàn)信號失鎖的情況,輸出存在時(shí)間延遲和數(shù)據(jù)突跳現(xiàn)象。同時(shí)GPS羅經(jīng)本身更新頻率較低,一般在1Hz或者5Hz左右。基于此,本文主要對高動(dòng)態(tài)環(huán)境下GPS羅經(jīng)進(jìn)行研究,即采用雙天線GPS與MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)組合設(shè)計(jì)GPS羅經(jīng)系統(tǒng)。MEMS慣導(dǎo)系統(tǒng)具有短時(shí)間內(nèi)動(dòng)態(tài)性能高、反應(yīng)迅速的特點(diǎn),從而可以彌補(bǔ)GPS更新頻率低的不足,持續(xù)、準(zhǔn)確反映載體運(yùn)動(dòng)時(shí)導(dǎo)航信息變化。同時(shí)雙天線GPS與MEMS組合實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)長航時(shí)穩(wěn)定航向輸出,在GPS信號較差或失鎖的情況下仍能保證航向的正確輸出。據(jù)此,本文的主要工作如下:首先,設(shè)計(jì)GPS羅經(jīng)系統(tǒng)硬件平臺(tái)。根據(jù)預(yù)期目標(biāo)選擇慣性傳感器、GPS板卡,設(shè)計(jì)硬件電路;選擇以FPGA和DSP的雙核系統(tǒng)作為系統(tǒng)的架構(gòu),其中FPGA完成傳感器的數(shù)據(jù)采集工作,DSP完成導(dǎo)航解算工作,SYS/BIOS內(nèi)核進(jìn)行系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)度等。其次,建立傳感器誤差模型并進(jìn)行誤差補(bǔ)償。分析MEMS慣性傳感器的誤差類型,選擇誤差模型標(biāo)定方法,進(jìn)行室內(nèi)標(biāo)定。安裝不同天線基線長度,分析雙天線GPS板卡輸出的航向精度與基線長度的誤差模型,從而得出最佳的GPS天線安裝方案。再次,設(shè)計(jì)滿足高動(dòng)態(tài)情況的GPS羅經(jīng)的數(shù)據(jù)融合算法。完成導(dǎo)航信息坐標(biāo)系變換工作,設(shè)計(jì)信息融合的同步處理方法以及卡爾曼濾波算法。設(shè)計(jì)雙天線GPS信息與慣導(dǎo)信息的融合算法時(shí),通過算法對GPS信息有效性進(jìn)行判斷,當(dāng)GPS信息有效時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)更新輸出,在GPS航向信息不可用時(shí),依靠慣導(dǎo)預(yù)測輸出。最后,對所設(shè)計(jì)高動(dòng)態(tài)的GPS羅經(jīng)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。分別進(jìn)行靜態(tài)試驗(yàn)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn),對測試結(jié)果進(jìn)行分析,改進(jìn)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)的GPS羅經(jīng)系統(tǒng),更新頻率可以達(dá)到100Hz,在車載和船載情況下保持航向平均誤差在2.5°之內(nèi)并且在GPS信息失鎖時(shí),系統(tǒng)在3分鐘內(nèi)保證導(dǎo)航信息正常輸出。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U666.151
【圖文】：

圖 1.1 JLR-31 實(shí)物圖R-31 的主要技術(shù)指標(biāo)。表 1.1 JLR-31 的主要技術(shù)指標(biāo)12 通道全方位 （支持 1575.42MH0.25°rms45°/sec-60°- 60°12m 2drms(C/Acode,HDOP=<4,S6m 2drms when SBAS corre4m 2drms when DGPS corre4800、9600、19200、38400、20ms、25ms、50ms、100ms、200mNAME0183e 公司的主打產(chǎn)品 Vector 系列的 OEM 方器構(gòu)成組合系統(tǒng)。其中 Vector H102 由兩成輔助衛(wèi)星系統(tǒng)，當(dāng) GPS 航向暫時(shí)丟失在 1.5m，并且安裝便捷易固定[10]。表 1.2

第 1 章 緒論晚，直到九十年代隨著 GPS 定位定分高校以及研究所才真正開始研究洋、上海航士兩家公司[3]。由于受系的二次開發(fā)的板卡進(jìn)行設(shè)計(jì)。限公司研制的 FGPS-170x 型 GPS 羅作時(shí)輔助提高精度并同步輸出磁航向定位精度[11]。圖 1.2 所示為 FGPS-1

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本文編號：2723629