基于GPS/SINS的車載組合導(dǎo)航監(jiān)控技術(shù)與應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-04-20 10:48
隨著衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展,GPS,BDS等衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)目前在靜態(tài)定位和動(dòng)態(tài)定位方面具有很高的定位精度。衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)的定位精度主要取決于衛(wèi)星信號(hào)的強(qiáng)度,但在一些樹蔭遮擋、停車場、高樓建筑物旁的道路上衛(wèi)星的信號(hào)極其微弱,大部份情況衛(wèi)星信號(hào)極其微弱,針對(duì)路況無法預(yù)測設(shè)計(jì)了在衛(wèi)星信號(hào)微弱情況仍可做到精確定位的導(dǎo)航定位監(jiān)控系統(tǒng)即GPS/SINS組合導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)。其中慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一個(gè)自主導(dǎo)航的定位系統(tǒng),為其提供初始定位數(shù)據(jù)后,可以根據(jù)自身的慣性傳感器和導(dǎo)航計(jì)算機(jī)對(duì)偏航角度和加速度等積分對(duì)初始定位數(shù)據(jù)的累加得到導(dǎo)航終端位移量和速度,但因純慣導(dǎo)系統(tǒng)無法及時(shí)的更新初始定位數(shù)據(jù),而傳感器本身具有一定的誤差,長時(shí)間誤差的積累將導(dǎo)致導(dǎo)航系統(tǒng)的定位誤差逐漸增大,無法滿足車載導(dǎo)航的定位精度。本文設(shè)計(jì)的GP S/SINS組合導(dǎo)航定位監(jiān)控系統(tǒng)可以解決慣性導(dǎo)航起算數(shù)據(jù)更新的情況,并且在無衛(wèi)星信號(hào)的情況下仍有較好的定位精度和流暢性。主要研究工作和結(jié)論如下:1、論文對(duì)GPS/SINS組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)的組成和關(guān)鍵技術(shù)的理論知識(shí)做了介紹,并針對(duì)車載導(dǎo)航這一實(shí)際項(xiàng)目工程,做了最適合車載組合導(dǎo)航系統(tǒng)的選擇,如倆系統(tǒng)松組合模式的...
【文章來源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 全球定位系統(tǒng)的發(fā)展
1.2.2 車輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容
2 車載導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)理論基礎(chǔ)
2.1 慣性系統(tǒng)概述
2.2 GNSS定位技術(shù)
2.2.1 系統(tǒng)組成
2.2.2 單點(diǎn)定位
2.2.3 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位
2.3 GIS基本理論
2.4 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
2.4.1 WGS-84坐標(biāo)系
2.4.2 載體坐標(biāo)系
2.4.3 導(dǎo)航坐標(biāo)系
2.4.4 WGS-84坐標(biāo)系與導(dǎo)航坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系
2.4.5 載體坐標(biāo)系向?qū)Ш阶鴺?biāo)系轉(zhuǎn)換
2.5 地圖匹配
2.6 無線通信技術(shù)
2.7 本章小結(jié)
3 GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)
3.1 GPS/SINS組合模式
3.1.1 松散組合
3.1.2 緊密組合
3.2 位置、速度組合數(shù)學(xué)建模
3.2.1 狀態(tài)量和量測量的選取
3.2.2 系統(tǒng)狀態(tài)方程
3.2.3 系統(tǒng)量測方程
3.3 卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.3.1 離散卡爾曼濾波器原理
3.3.2 GPS/SINS組合系統(tǒng)方程的離散化
3.4 卡爾曼濾波器反饋校正的實(shí)現(xiàn)
3.5 本章小結(jié)
4 嵌入式GPS/SINS組合定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.1 嵌入式GPS/SINS組合導(dǎo)航定位軟件總體設(shè)計(jì)
4.2 嵌入式操作系統(tǒng)
4.2.1 Linux、VxWorks和WinCE三種嵌入式操作系統(tǒng)的性能比較
4.2.2 winCE介紹
4.3 GPS數(shù)據(jù)與IMU數(shù)據(jù)的時(shí)間同步
4.3.1 時(shí)間同步誤差
4.3.2 狀態(tài)提前預(yù)報(bào)時(shí)間同步
4.4 GPS/SINS組合導(dǎo)航軟件
4.5 本章小結(jié)
5 GPS/SINS組合導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)車載實(shí)驗(yàn)
5.1 車載實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.1.1 實(shí)驗(yàn)介紹
5.1.2 靜態(tài)車載實(shí)驗(yàn)
5.1.3 動(dòng)態(tài)車載實(shí)驗(yàn)
5.2 GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)性能分析
5.2.1 純慣導(dǎo)和組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能比較
5.2.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能
5.2.3 靜態(tài)定位精度評(píng)定
5.2.4 地圖匹配效果分析
5.2.5 一般性能檢驗(yàn)
5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]大規(guī)模軌跡數(shù)據(jù)并行化地圖匹配算法[J]. 康軍,郭佳豪,段宗濤,唐蕾,張凡. 測控技術(shù). 2019(02)
[2]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間信號(hào)精度評(píng)估[J]. 馬下平,魯尚強(qiáng),李秦政,陳鵬. 測繪科學(xué). 2019(01)
[3]城市道路橫斷面設(shè)計(jì)的影響因素[J]. 王少平,陳凱. 工程技術(shù)研究. 2018(05)
[4]北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建[J]. 麥綠波,徐曉飛,梁昫,陳曉華. 中國標(biāo)準(zhǔn)化. 2016(14)
[5]淺析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS全球定位系統(tǒng)的異同[J]. 劉旭峰. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2014(03)
[6]GPS天線相位中心水平方向偏差的檢測與校正[J]. 王鐵生,緱慧娟,趙東保. 華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(06)
[7]夯實(shí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)鼎立基礎(chǔ)的建議[J]. 劉基余. 現(xiàn)代導(dǎo)航. 2013(04)
[8]GPS相對(duì)定位的數(shù)學(xué)模型及測量線性組合的相關(guān)性研究[J]. 黃連英. 新余學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/里程計(jì)的車載高精度定位定向方法研究[J]. 楊波,王躍鋼,彭輝煌. 計(jì)算機(jī)測量與控制. 2011(10)
[10]精密單點(diǎn)定位(PPP)技術(shù)在像控測量中的應(yīng)用研究[J]. 原喜屯. 礦山測量. 2011(03)
博士論文
[1]可量測影像與GPS/IMU融合高精度定位定姿方法研究[D]. 張曉東.解放軍信息工程大學(xué) 2013
[2]GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)及其在形變監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D]. 楊光.河海大學(xué) 2004
碩士論文
[1]村鎮(zhèn)建設(shè)中渣土車監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王慶武.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]GNSS接收機(jī)天線相位中心偏差的測定與算法[D]. 張計(jì)凱.安徽理工大學(xué) 2017
[3]北斗與GPS兼容的接收通道設(shè)計(jì)[D]. 周妍.河北科技大學(xué) 2016
[4]基于載波相位時(shí)間差分測速的GPS/INS組合導(dǎo)航研究[D]. 劉洋.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于電控液壓轉(zhuǎn)向的多軸車輛動(dòng)力學(xué)與輪胎磨損綜合研究[D]. 謝意.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[6]微慣性/GPS/電子羅盤車載組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 劉新源.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[7]電動(dòng)汽車WebGIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)與地圖匹配數(shù)據(jù)插補(bǔ)研究[D]. 王凱.北京交通大學(xué) 2013
[8]車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的地圖匹配算法研究[D]. 趙迪華.云南大學(xué) 2012
[9]GPS/SINS/電子地圖組合導(dǎo)航算法研究[D]. 周存波.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[10]基于機(jī)器人及軍用導(dǎo)航系統(tǒng)的MEMS陀螺儀性能研究[D]. 梁麗娟.北京交通大學(xué) 2011
本文編號(hào):3149535
【文章來源】:安徽理工大學(xué)安徽省
【文章頁數(shù)】:70 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
Abstract
1 緒論
1.1 選題背景及意義
1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 全球定位系統(tǒng)的發(fā)展
1.2.2 車輛導(dǎo)航定位系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀
1.3 研究內(nèi)容
2 車載導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù)理論基礎(chǔ)
2.1 慣性系統(tǒng)概述
2.2 GNSS定位技術(shù)
2.2.1 系統(tǒng)組成
2.2.2 單點(diǎn)定位
2.2.3 動(dòng)態(tài)相對(duì)定位
2.3 GIS基本理論
2.4 坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換
2.4.1 WGS-84坐標(biāo)系
2.4.2 載體坐標(biāo)系
2.4.3 導(dǎo)航坐標(biāo)系
2.4.4 WGS-84坐標(biāo)系與導(dǎo)航坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系
2.4.5 載體坐標(biāo)系向?qū)Ш阶鴺?biāo)系轉(zhuǎn)換
2.5 地圖匹配
2.6 無線通信技術(shù)
2.7 本章小結(jié)
3 GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)
3.1 GPS/SINS組合模式
3.1.1 松散組合
3.1.2 緊密組合
3.2 位置、速度組合數(shù)學(xué)建模
3.2.1 狀態(tài)量和量測量的選取
3.2.2 系統(tǒng)狀態(tài)方程
3.2.3 系統(tǒng)量測方程
3.3 卡爾曼濾波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
3.3.1 離散卡爾曼濾波器原理
3.3.2 GPS/SINS組合系統(tǒng)方程的離散化
3.4 卡爾曼濾波器反饋校正的實(shí)現(xiàn)
3.5 本章小結(jié)
4 嵌入式GPS/SINS組合定位系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
4.1 嵌入式GPS/SINS組合導(dǎo)航定位軟件總體設(shè)計(jì)
4.2 嵌入式操作系統(tǒng)
4.2.1 Linux、VxWorks和WinCE三種嵌入式操作系統(tǒng)的性能比較
4.2.2 winCE介紹
4.3 GPS數(shù)據(jù)與IMU數(shù)據(jù)的時(shí)間同步
4.3.1 時(shí)間同步誤差
4.3.2 狀態(tài)提前預(yù)報(bào)時(shí)間同步
4.4 GPS/SINS組合導(dǎo)航軟件
4.5 本章小結(jié)
5 GPS/SINS組合導(dǎo)航監(jiān)控系統(tǒng)車載實(shí)驗(yàn)
5.1 車載實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
5.1.1 實(shí)驗(yàn)介紹
5.1.2 靜態(tài)車載實(shí)驗(yàn)
5.1.3 動(dòng)態(tài)車載實(shí)驗(yàn)
5.2 GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)性能分析
5.2.1 純慣導(dǎo)和組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能比較
5.2.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)定位性能
5.2.3 靜態(tài)定位精度評(píng)定
5.2.4 地圖匹配效果分析
5.2.5 一般性能檢驗(yàn)
5.3 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
6.1 結(jié)論
6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
作者簡介及讀研期間主要科研成果
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]大規(guī)模軌跡數(shù)據(jù)并行化地圖匹配算法[J]. 康軍,郭佳豪,段宗濤,唐蕾,張凡. 測控技術(shù). 2019(02)
[2]北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的空間信號(hào)精度評(píng)估[J]. 馬下平,魯尚強(qiáng),李秦政,陳鵬. 測繪科學(xué). 2019(01)
[3]城市道路橫斷面設(shè)計(jì)的影響因素[J]. 王少平,陳凱. 工程技術(shù)研究. 2018(05)
[4]北斗地基增強(qiáng)系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建[J]. 麥綠波,徐曉飛,梁昫,陳曉華. 中國標(biāo)準(zhǔn)化. 2016(14)
[5]淺析北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)和GPS全球定位系統(tǒng)的異同[J]. 劉旭峰. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用. 2014(03)
[6]GPS天線相位中心水平方向偏差的檢測與校正[J]. 王鐵生,緱慧娟,趙東保. 華北水利水電學(xué)院學(xué)報(bào). 2013(06)
[7]夯實(shí)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)鼎立基礎(chǔ)的建議[J]. 劉基余. 現(xiàn)代導(dǎo)航. 2013(04)
[8]GPS相對(duì)定位的數(shù)學(xué)模型及測量線性組合的相關(guān)性研究[J]. 黃連英. 新余學(xué)院學(xué)報(bào). 2012(06)
[9]基于捷聯(lián)慣導(dǎo)/里程計(jì)的車載高精度定位定向方法研究[J]. 楊波,王躍鋼,彭輝煌. 計(jì)算機(jī)測量與控制. 2011(10)
[10]精密單點(diǎn)定位(PPP)技術(shù)在像控測量中的應(yīng)用研究[J]. 原喜屯. 礦山測量. 2011(03)
博士論文
[1]可量測影像與GPS/IMU融合高精度定位定姿方法研究[D]. 張曉東.解放軍信息工程大學(xué) 2013
[2]GPS和偽衛(wèi)星組合定位技術(shù)及其在形變監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D]. 楊光.河海大學(xué) 2004
碩士論文
[1]村鎮(zhèn)建設(shè)中渣土車監(jiān)管系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D]. 王慶武.山東農(nóng)業(yè)大學(xué) 2018
[2]GNSS接收機(jī)天線相位中心偏差的測定與算法[D]. 張計(jì)凱.安徽理工大學(xué) 2017
[3]北斗與GPS兼容的接收通道設(shè)計(jì)[D]. 周妍.河北科技大學(xué) 2016
[4]基于載波相位時(shí)間差分測速的GPS/INS組合導(dǎo)航研究[D]. 劉洋.中國礦業(yè)大學(xué) 2016
[5]基于電控液壓轉(zhuǎn)向的多軸車輛動(dòng)力學(xué)與輪胎磨損綜合研究[D]. 謝意.合肥工業(yè)大學(xué) 2015
[6]微慣性/GPS/電子羅盤車載組合導(dǎo)航技術(shù)研究[D]. 劉新源.哈爾濱工程大學(xué) 2014
[7]電動(dòng)汽車WebGIS系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)與地圖匹配數(shù)據(jù)插補(bǔ)研究[D]. 王凱.北京交通大學(xué) 2013
[8]車輛導(dǎo)航系統(tǒng)中的地圖匹配算法研究[D]. 趙迪華.云南大學(xué) 2012
[9]GPS/SINS/電子地圖組合導(dǎo)航算法研究[D]. 周存波.哈爾濱工程大學(xué) 2012
[10]基于機(jī)器人及軍用導(dǎo)航系統(tǒng)的MEMS陀螺儀性能研究[D]. 梁麗娟.北京交通大學(xué) 2011
本文編號(hào):3149535
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