車輛GPS-SINS組合導航系統(tǒng)設計與實現(xiàn).pdf

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

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

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

4、的有效性。⑶基于MEMS傳感器的組合導航模塊設計。本平臺采用PC機對實驗數(shù)據(jù)進行集中處理，組合導航模塊主要負責數(shù)據(jù)采集和預處理，它分為GPS模塊和IMU模塊。GPS模塊內(nèi)置處理器，用于獲取GPS導航信息;IMU模塊以單片機作為處理核心，采集陀螺儀、加速度計和磁力計九路輸出信號，用于捷聯(lián)慣性導航解算。⑷導航測試軟件設計。本文運用LabVIEW軟件設計了組合導航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)串口通信、處理、解算程序和圖形用戶界面，用于同時采集和處理GPS模塊和