低成本GPS-SINS-GIS組合導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、本論文所研究的低成本GPS/SINS/GIS組合導(dǎo)航系統(tǒng)由導(dǎo)航終端、通信系統(tǒng)和監(jiān)控中心組成,該系統(tǒng)涉及多學(xué)科的有關(guān)理論和技術(shù),融合GPS、SINS、GIS、GPRS、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及計(jì)算機(jī)處理等先進(jìn)技術(shù).使用低精度高噪聲的低成本傳感器,本文建立了GPS/SINS組合導(dǎo)航的系統(tǒng)模型;為減少噪聲獲得最優(yōu)結(jié)果,設(shè)計(jì)了有角速率測(cè)量和無(wú)角速率測(cè)量?jī)煞N廣義卡爾曼濾波器(EKF);應(yīng)用四元數(shù)避免歐拉角法的奇異問(wèn)題;用高斯-牛頓法將六維觀測(cè)量轉(zhuǎn)換為四元

2、數(shù),顯著減少直接應(yīng)用EKF的計(jì)算量;在姿態(tài)矩陣求解的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步設(shè)計(jì)了異步卡爾曼濾波器進(jìn)行位置和速度的實(shí)時(shí)計(jì)算;設(shè)計(jì)仿真數(shù)據(jù)生成算法,分別對(duì)低速和高速情況下進(jìn)行仿真驗(yàn)證并取得良好效果.導(dǎo)航終端基于ARM核心處理器的硬件環(huán)境,移植了uC/OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng),搭建了一套嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)軟件平臺(tái),可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航算法,大大地提高了系統(tǒng)性能和可靠性.利用GPRS雙向數(shù)據(jù)通信系統(tǒng),穩(wěn)定可靠實(shí)時(shí)性強(qiáng),且按流量計(jì)費(fèi),更經(jīng)濟(jì)合理.監(jiān)控中心部