基于車載的GPS-INS組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、目前，導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)從單一傳感器類型系統(tǒng)發(fā)展到組合導(dǎo)航系統(tǒng)，將多種類型的傳感器進(jìn)行優(yōu)化配置、性能互補(bǔ)，使得系統(tǒng)的精度和可靠性都有了很大的提高。以慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(INS)和全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)(GPS)構(gòu)造的組合導(dǎo)航系統(tǒng)是最主要的組合方式，其信息融合技術(shù)成為導(dǎo)航研究的熱點(diǎn)。本文完成了一套車載GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括基于嵌入式PC104總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)、導(dǎo)航算法以及相關(guān)的測(cè)試驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。其中，所設(shè)計(jì)的嵌入式組合導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)具有智能多

2、串口通訊功能和外部傳感器數(shù)據(jù)采集智能時(shí)間同步功能;針對(duì)車載導(dǎo)航的應(yīng)用背景，所設(shè)計(jì)組合導(dǎo)航系統(tǒng)的信息融合算法實(shí)現(xiàn)了車載無(wú)縫導(dǎo)航的持續(xù)工作能力。
　　本論文研究工作如下:
　　1.對(duì)車載GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究，包括系統(tǒng)的組合方案、硬件設(shè)計(jì)方案與軟件設(shè)計(jì)方案。
　　2.設(shè)計(jì)了基于PC104體系架構(gòu)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)平臺(tái)，該計(jì)算機(jī)平臺(tái)具有對(duì)多種外部傳感器的廣泛兼容性、以及進(jìn)一步組合更多功能性傳感器的擴(kuò)展應(yīng)用

3、能力。研制了具有主從式CPU結(jié)構(gòu)的智能多串口通訊模塊，實(shí)現(xiàn)了外部導(dǎo)航器件與導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的智能高速雙工通訊功能;設(shè)計(jì)了軟硬件結(jié)合的多傳感器數(shù)據(jù)采集智能時(shí)間同步方法，通過(guò)智能多串口通訊模塊協(xié)調(diào)處理，具有智能配置時(shí)間同步機(jī)制的功能。
　　3.針對(duì)車載GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)，劃分了軟件的功能模塊以及相應(yīng)的任務(wù)，并對(duì)人機(jī)交互界面和外部接口模塊的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了相應(yīng)設(shè)計(jì)。研究了車載導(dǎo)航松組合方式下的濾波算法，設(shè)計(jì)了G

4、PS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的軌跡判別輔助自適應(yīng)卡爾曼濾波算法，通過(guò)車載實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法有效地提升濾波器的穩(wěn)定性、以及克服GPS由于位置或速度跳變引起的觀測(cè)值不可靠的問(wèn)題。
　　4.研究了車載無(wú)縫導(dǎo)航的新設(shè)計(jì)理論和方法，并進(jìn)行了信息融合算法的整體性設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)了利用支持向量機(jī)與自適應(yīng)濾波混合結(jié)構(gòu)的新橋接算法輔助GPS信號(hào)失效條件下的INS獨(dú)立導(dǎo)航解算，并對(duì)支持向量機(jī)在組合導(dǎo)航系統(tǒng)信息融合結(jié)構(gòu)中的接口進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)半物理仿真和跑車實(shí)驗(yàn)