卡爾曼濾波在衛(wèi)星導航中的應用研究.pdf

1、分類號密級UDC單位代碼101皿卡爾曼濾波在衛(wèi)星導航中的應用研究下小東指導教師甄杰職稱副教授學位授予單位大連海事大學申請學位級別工學碩士學科與專業(yè)通信與信息系統(tǒng)論文完成日期2008年5月論文答辯日期2008年6月答辯委員會主席中文摘要摘要卡爾曼濾波理論于20世紀60年代提出，它實質上是一種最優(yōu)估計的實時遞推算法，由于其在求解的過程中不需要存儲大量的觀測數(shù)據(jù)，并且當?shù)玫叫碌挠^測數(shù)據(jù)時，可算得新的參數(shù)濾波值，便于實時地處理觀測結果，故在實際

2、工程應用中受到了重視。隨著計算機技術的飛速發(fā)展，以卡爾曼濾波技術為核心的現(xiàn)代估計理論己廣泛應用于航天、航空、衛(wèi)星、系統(tǒng)工程、通信、工業(yè)過程控制、遙感等各個領域。本文重點研究了卡爾曼濾波技術在GPS衛(wèi)星導航中的應用，主要目標是利用卡爾曼濾波技術實現(xiàn)在靜止和運動狀態(tài)下載體航跡和航向的預測，并建立衛(wèi)星導航系統(tǒng)軟件，以提高GPS定位導航的精度，增強運動體的動態(tài)跟蹤能力。本文首先對卡爾曼濾波技術在GPS衛(wèi)星導航中的應用發(fā)展進行了概述，分析了GPS

3、系統(tǒng)基本組成及定位原理。然后本文在研究了影響導航精度的主要因素和卡爾曼濾波基本原理的基礎上，將卡爾曼濾波理論應用到GPS衛(wèi)星導航中。之后根據(jù)GPS衛(wèi)星導航系統(tǒng)的需求設計了系統(tǒng)整體方案，給出了系統(tǒng)硬件和軟件設計流程，建立了適合衛(wèi)星導航的卡爾曼濾波模型，實現(xiàn)了不同坐標系下坐標的轉換和運動體速度平滑。最后，在windows平臺上利用VC一開發(fā)環(huán)境和數(shù)據(jù)庫技術實現(xiàn)了衛(wèi)星導航系統(tǒng)軟件的主要功能。主要是對導航軟件的串口接收模塊、卡爾曼濾波模塊、數(shù)據(jù)

4、庫模塊，人機界面模塊做了設計和初步實現(xiàn)。這部分的關鍵技術包括:使用CSerialPt類實現(xiàn)GPS一OEM板與計算機的串口通信，建立卡爾曼濾波CKalman類模塊，對數(shù)據(jù)庫存儲操作，實現(xiàn)人機界面的運動軌跡實時顯示模塊。此設計還將濾波前后的數(shù)據(jù)進行繪圖顯示。通過比較不難發(fā)現(xiàn)，卡爾曼濾波可以使定位精度更加精確，顯著地提高運動過程中載體位置、方向及速度的估計精度。綜上所述，本文研究的衛(wèi)星導航系統(tǒng)中的卡爾曼濾波技術及其應用，對保障交通安全，提高交