隨著自動(dòng)駕駛技術(shù)的快速發(fā)展,高精度、高實(shí)時(shí)性的姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)已經(jīng)成為導(dǎo)航系統(tǒng)中十分重要的一個(gè)組成部分。在已知載體當(dāng)前時(shí)刻姿態(tài)信息的前提下,可以對(duì)載體未來(lái)時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行預(yù)測(cè),從而達(dá)到自動(dòng)導(dǎo)航的目的。利用成熟的全球定位系統(tǒng)（Global Position System,GPS）,將GPS信號(hào)接收機(jī)放置在載體的特定位置,通過(guò)解析天線接收到的星歷、偽距和載波相位數(shù)據(jù)便可得到載體的姿態(tài)角信息。本文利用雙天線放置載體主軸兩端的測(cè)量方式,在對(duì)GPS姿態(tài)測(cè)量算法進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上,綜合考慮算法實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度、實(shí)時(shí)性和現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（Field-Programmable Gate Array,FPGA）資源特點(diǎn),提出了一種基于FPGA的GPS測(cè)姿算法實(shí)現(xiàn)方案。本文的主要工作如下:首先,設(shè)計(jì)GPS姿態(tài)測(cè)量算法的實(shí)現(xiàn)方案。解算衛(wèi)星星歷得到衛(wèi)星位置信息;利用雙天線觀測(cè)到的偽距和載波相位數(shù)據(jù)建立GPS姿態(tài)測(cè)量的觀測(cè)模型,采用加權(quán)最小二乘法（Weihted Least-squares,WLS）對(duì)觀測(cè)模型進(jìn)行求解,得到基線向量的浮點(diǎn)解和整周模糊度;利用最小二乘模糊度降相關(guān)（Least-squares Ambig... 

【文章來(lái)源】：重慶郵電大學(xué)重慶市

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

Cholesky分解子模塊運(yùn)算結(jié)果

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第4章GPS姿態(tài)測(cè)量算法的FPGA設(shè)計(jì)50如圖4.23、4.24和4.25所示，分別給出了Cholesky分解子模塊、三角矩陣求逆子模塊和最終三角矩陣相乘模塊的FPGA設(shè)計(jì)結(jié)果，圖中的浮點(diǎn)數(shù)均采用64位的雙精度標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)表示。圖中采用的時(shí)鐘頻率為150MHz，符合所用FPGA芯片對(duì)于時(shí)鐘的規(guī)定。對(duì)比圖4.22和圖4.25，可以發(fā)現(xiàn)該模塊的實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果與理想的時(shí)序圖完全相同，這證明該模塊的FPGA設(shè)計(jì)時(shí)序無(wú)誤。在硬件運(yùn)算過(guò)程中存在一定的延時(shí)性，圖4.25也反應(yīng)了這一特性，但是由于延遲時(shí)間較小，對(duì)于在實(shí)際應(yīng)用中并無(wú)太大的影響。圖4.23Cholesky分解子模塊運(yùn)算結(jié)果圖4.24三角矩陣求逆子模塊運(yùn)算結(jié)果圖4.25矩陣求逆運(yùn)算器功能仿真圖圖4.25中clk為系統(tǒng)時(shí)鐘，rst_en為復(fù)位信號(hào)，datain_en為數(shù)據(jù)使能信號(hào)，data_in為待求矩陣數(shù)據(jù)，圖示中data_in為4×4的矩陣，數(shù)據(jù)以64位的標(biāo)準(zhǔn)十六進(jìn)制數(shù)表示，通過(guò)IEEE754標(biāo)準(zhǔn)可以將數(shù)轉(zhuǎn)換成我們所熟悉的十進(jìn)制數(shù)。經(jīng)過(guò)若干時(shí)鐘周期

重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文第4章GPS姿態(tài)測(cè)量算法的FPGA設(shè)計(jì)50如圖4.23、4.24和4.25所示，分別給出了Cholesky分解子模塊、三角矩陣求逆子模塊和最終三角矩陣相乘模塊的FPGA設(shè)計(jì)結(jié)果，圖中的浮點(diǎn)數(shù)均采用64位的雙精度標(biāo)準(zhǔn)浮點(diǎn)數(shù)表示。圖中采用的時(shí)鐘頻率為150MHz，符合所用FPGA芯片對(duì)于時(shí)鐘的規(guī)定。對(duì)比圖4.22和圖4.25，可以發(fā)現(xiàn)該模塊的實(shí)際設(shè)計(jì)結(jié)果與理想的時(shí)序圖完全相同，這證明該模塊的FPGA設(shè)計(jì)時(shí)序無(wú)誤。在硬件運(yùn)算過(guò)程中存在一定的延時(shí)性，圖4.25也反應(yīng)了這一特性，但是由于延遲時(shí)間較小，對(duì)于在實(shí)際應(yīng)用中并無(wú)太大的影響。圖4.23Cholesky分解子模塊運(yùn)算結(jié)果圖4.24三角矩陣求逆子模塊運(yùn)算結(jié)果圖4.25矩陣求逆運(yùn)算器功能仿真圖圖4.25中clk為系統(tǒng)時(shí)鐘，rst_en為復(fù)位信號(hào)，datain_en為數(shù)據(jù)使能信號(hào)，data_in為待求矩陣數(shù)據(jù)，圖示中data_in為4×4的矩陣，數(shù)據(jù)以64位的標(biāo)準(zhǔn)十六進(jìn)制數(shù)表示，通過(guò)IEEE754標(biāo)準(zhǔn)可以將數(shù)轉(zhuǎn)換成我們所熟悉的十進(jìn)制數(shù)。經(jīng)過(guò)若干時(shí)鐘周期

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]BDS/MIMU緊耦合測(cè)姿算法研究[D]. 張躍仲.重慶郵電大學(xué) 2017
[4]基于時(shí)鐘同步一機(jī)雙天線接收機(jī)的GPS/BDS姿態(tài)測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 成亞男.華東師范大學(xué) 2016
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[6]GPS三維姿態(tài)測(cè)量系統(tǒng)的研究[D]. 苑振國(guó).哈爾濱工程大學(xué) 2011
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[8]寬帶衛(wèi)星調(diào)制系統(tǒng)同步實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究[D]. 馬晶.電子科技大學(xué) 2009
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本文編號(hào)：3519980