全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GNSS,Global Navigation Satellite System）發(fā)展如火如荼,微機電系統(tǒng)（MEMS,Micro-Electro-Mechanical System）技術(shù)日新月異。隨著智慧城市建設(shè)的進一步推進,對導(dǎo)航定位的精度、可靠性、連續(xù)性提出了更高的要求。針對GNSS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS,Inertial Navigation System）兩者優(yōu)勢互補的特性,本課題開展組合定位關(guān)鍵技術(shù)研究,設(shè)計并實現(xiàn)了基于M8U的松耦合組合導(dǎo)航系統(tǒng)。本文主要工作內(nèi)容如下:1)在充分掌握U-BLOX M8U集成開發(fā)平臺工作模式、輸出信息格式等內(nèi)容的基礎(chǔ)上,編寫了原始數(shù)據(jù)解析軟件,完成原始二進制數(shù)據(jù)流的提取。開展M8U MEMS微機械慣性傳感器的時頻域靜態(tài)特性實驗分析,得到M8U陀螺儀與加速度計主要誤差來源。2)使用不同小波變換對慣導(dǎo)數(shù)據(jù)進行降噪處理,根據(jù)實驗效果選擇使用db5小波變換,完成機械編排、姿態(tài)解算,為信息融合提供慣導(dǎo)數(shù)據(jù)。3)初始化狀態(tài)向量、量測向量及協(xié)方差矩陣等參數(shù),采用卡爾曼濾波將解算后的INS數(shù)據(jù)與GNSS數(shù)據(jù)進行信息融合。4)依托U-BLOX M... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院國家授時中心)陜西省

【文章頁數(shù)】：107 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
縮略詞表
第一章 引言
    1.1 研究背景及意義
        1.1.1 衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)
        1.1.2 慣性導(dǎo)航
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 組合導(dǎo)航工作模式
        1.2.2 U-BLOX公司及產(chǎn)品介紹
        1.2.3 基于U-BLOX產(chǎn)品研究及應(yīng)用現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
第二章 慣性導(dǎo)航及組合導(dǎo)航原理
    2.1 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)
        2.1.1 坐標系統(tǒng)
        2.1.2 慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）分類
    2.2 慣性導(dǎo)航算法分析
        2.2.1 傳感器數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 SINS力學(xué)編排
        2.2.3 坐標系轉(zhuǎn)換（四元數(shù)與姿態(tài)解算）
        2.2.4 INS誤差方程
    2.3 組合導(dǎo)航數(shù)據(jù)融合
        2.3.1 卡爾曼濾波
        2.3.2 擴展卡爾曼濾波
    2.4 小結(jié)
第三章 硬件平臺介紹及原始數(shù)據(jù)分析
    3.1 U-BLOX-EVK-M8U器件介紹
        3.1.1 M8U器件介紹
        3.1.2 UBX協(xié)議介紹
        3.1.3 M8U慣性傳感器信息介紹
        3.1.4 M8U衛(wèi)星導(dǎo)航信息介紹
    3.2 原始數(shù)據(jù)分析
        3.2.1 小波變換
        3.2.2 快速傅里葉變換
        3.2.3 功率譜密度分析
        3.2.4 Allan方差法分析
    3.3 小結(jié)
第四章 組合導(dǎo)航系統(tǒng)軟件設(shè)計
    4.1 協(xié)議解析模塊
        4.1.1 主函數(shù)文件介紹
        4.1.2 協(xié)議判斷文件介紹
        4.1.3 具體協(xié)議解析文件介紹
        4.1.4 輸出結(jié)果
    4.2 數(shù)據(jù)處理模塊
    4.3 導(dǎo)航解算模塊
        4.3.1 組合導(dǎo)航系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型
        4.3.2 組合導(dǎo)航系統(tǒng)EKF轉(zhuǎn)移矩陣
        4.3.3 組合導(dǎo)航系統(tǒng)EKF量測方程
        4.3.4 組合導(dǎo)航系統(tǒng)EKF方程
    4.4 地圖匹配模塊
    4.5 小結(jié)
第五章 M8U組合導(dǎo)航實驗與驗證
    5.1 實驗概述
    5.2 實驗參數(shù)
    5.3 實驗結(jié)果及分析
        5.3.1 解算結(jié)果對比
        5.3.2 慣性單元結(jié)果
        5.3.3 預(yù)處理前后結(jié)果對比
    5.4 衛(wèi)星遮擋實驗結(jié)果
        5.4.1 丟失2個數(shù)據(jù)
        5.4.2 丟失10個數(shù)據(jù)
        5.4.3 丟失15個數(shù)據(jù)
第六章 結(jié)論與展望
    6.1 論文工作總結(jié)
    6.2 論文工作展望
參考文獻
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種無人機組合導(dǎo)航終端研制[J]. 費昱昕,王德明,周智愷.  電子世界. 2019(07)
[2]抗電磁干擾的無人機GPS/INS組合導(dǎo)航方法[J]. 唐澤亮,吳永明.  機械設(shè)計與制造. 2019(04)
[3]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)改進UKF的組合導(dǎo)航算法[J]. 于耕,方鴻濤.  電子技術(shù)應(yīng)用. 2019(04)
[4]BDS/GPS組合導(dǎo)航仿真實驗研究[J]. 陳婷,趙磊,崔立魯.  測繪地理信息. 2019(02)
[5]抗差自適應(yīng)EKF在INS/GNSS緊組合中的應(yīng)用[J]. 段順利,孫偉,吳增林.  電子科技大學(xué)學(xué)報. 2019(02)
[6]動態(tài)間隔可調(diào)整的列控系統(tǒng)自主感知關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用[J]. 蔡伯根,朱強,上官偉,劉丹,姜維,王劍.  北京交通大學(xué)學(xué)報. 2019(01)
[7]一種改進的無跡Kalman濾波在SINS/GPS組合導(dǎo)航中的應(yīng)用[J]. 陳國通,范圓圓,劉琪.  宇航總體技術(shù). 2019(01)
[8]INS/GPS組合導(dǎo)航的混合式濾波算法[J]. 韓斌子,胡柏青.  電子技術(shù)與軟件工程. 2018(24)
[9]基于Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的GNSS/INS全域高精度定位方法[J]. 鄧天民,方芳,岳云霞,楊其芝.  計算機應(yīng)用. 2019(04)
[10]基于ARM的小型化SINS/GNSS組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計[J]. 陳灃,李小博,盧寶鋒,王新龍,陳文海.  彈箭與制導(dǎo)學(xué)報. 2018(05)

碩士論文
[1]高精度GPS定位方法及其在無人機定位系統(tǒng)中應(yīng)用的研究[D]. 葛昌利.南京郵電大學(xué) 2018
[2]GNSS/INS深組合強震儀關(guān)鍵技術(shù)研究與驗證[D]. 劉蘅嶸.武漢大學(xué) 2018
[3]基于DSP的GNSS/INS實時組合導(dǎo)航系統(tǒng)的研究[D]. 常樂.武漢大學(xué) 2017
[4]MEMS-INS/GNSS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究[D]. 周彬.南京航空航天大學(xué) 2017
[5]電動直升機自主飛行控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 焦凱.南京信息工程大學(xué) 2016
[6]人體監(jiān)護終端的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 成凱麗.湖南工業(yè)大學(xué) 2015
[7]可移動保險箱GPS智能鎖控防盜技術(shù)研究[D]. 陳麗楠.東北石油大學(xué) 2015
[8]GNSS/MIMU機載組合導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 閆小樂.哈爾濱工程大學(xué) 2015
[9]基于Open AT的車載定位終端的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 高秀偉.西安電子科技大學(xué) 2011



本文編號：2916600