车载gps2fdr2fgis组合导航系统的研究与设计

《车载gps2fdr2fgis组合导航系统的研究与设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、要有磁罗盘、差动里程仪和角速率陀螺，测量距离的传感器主要有加速度计、里程仪和多普勒雷达。从成本、应用环境、现实条件等多方面考虑，一般采用角速率陀螺和里程仪组成了航位推算系统。航位推算是一个累加的过程，由于这种累加会把不同时刻的测量误差和计算误差都累加起来，所以随着时间的推移，航位推算系统的误差也会越来越大。因此DR导航仅能保证短时间的精确定位。随着计算机技术的发展，为了方便地图的查询、制作、更新、复制和缩放等需求，由计算机支持的电子地图应运而生。随着计算机信息系统的出现和硬件技术的迅猛发展，以电

2、子地图为雏形、以信息系统为支撑，综合各领域前沿的最新技术便形成了地理信息系统。GIS(GeographicInformationSystem)地理信息系统是六十年代中期发展起来的，集空间科学、信息科学、计算机科学、管理科学于一体的空间信息系统。它是在计算机软件和硬件支持下，运用系统工程和信息科学的理论，科学管理和综合分析具有空间内涵的地理数据，以提供对规划、管理、决策和研究所需信息的空间信息系统。就目前陆地车辆导航系统而言131，无论是在城市还是在郊区，GPS卫星信号都有可能会受到高楼或者隧道等

3、障碍物的遮挡，因此仅用现有GPS导航定位系统来实现连续不间断的定位是很困难的甚至是不可能的。因此，将现有的GPS系统和DR系统组合来构成智能车载导航系统，既可以很好的解决车辆短时间内会丢失GPS卫星信号的问题，又可以避免DR系统的误差随时问的积累性，加上矢量化电子地图道路数据是相对精确的，利用电子地图的地理数据对得到的车辆定位数据进行配准纠正，可以相对提高当前定位数据的精度，从而有效的确定车辆移动的位置。1．2GPS／DR／GIS车辆组合导航系统车辆组合导航系统是通过多个导航定位模块，进行数据融

4、合得到比单个定位模块更好的定位性能和更全面的定位系统。目前最经典的车辆组合导航系统是GPS／DR组合导航系统【41，该系统通过GPS系统和DR系统的定位数据融合能得到不错的定位性能，在实际应用中得到广泛的应用。GPS系统自上个世纪90年代以来，在各个领域的应用越来越广泛，特别是在车辆导航领域里的应用，但是由于城市环境复杂，高楼林立，隧道密布，非常容易造成GPS卫星信号的丢失，使得GPS系统不能连续可靠的得到城市车辆的定位信息或者得到的GPS定位数据精度很差，同时GPS接收机本身的定位频率不够，大

5、部分GPS接收机都是每隔一秒产生一次定位数据，因此，如果要实现连续可靠的城市车辆定位，必须加以其他的辅助导航定位方式。从成本和性能上综合考虑，DR(DeadReekoning)系统即航位推断系统是目前最2适合的辅助导航系统，DR系统通常采用低成本的陀螺仪和车辆里程表构成，是一种典型的独立定位系统，通过对车辆航向角变化量和车辆位置变化量的测量，递推出车辆的位置变化，因此能够提供连续的、相对精度很高的定位信息，但DR系统的定位误差会随时间和距离的增加而累积到很大的程度，而且DR系统自身不能提供车辆的

6、初始位置坐标和初始航向角，所以不适合单独导航，DR系统这些特点恰好和GPS系统形成互补。因此通过两者的结合，一方面GPS系统提供的绝对位置精度很高，不受定位时间的影响，可以为DR系统提供航位推算的初始值并对DR系统进行定位误差的校正和修正DR的系统参数：另一方面，DR的连续推算具有很高的相对精度，可以补偿GPS系统定位中的随机误差和定位的断点，使定位的轨迹能够平滑。因此，采用GPS系统和DR系统组合的车载组合导航能提供很好的导航性能。GPS和DR系统的组合导航虽然能够提高导航系统的精度和提高导航

7、系统的可靠性，但导航数据依然存在一定的误差，并在的GPS信号长期丢失而DR系统的误差也因为长时间得不到校正而积累变大，需要人为对其进行校正。地图匹配方法是借助地理信息系统数据库存储的高精度道路数据来提高车载导航系统的定位精度，使导航数据和道路数据相一致。基于GIS的GPS／DR组合导航技术是车载导航的一个重要研究方向。1．3论文主要内容本论文共分七章，每章的主要内容如下：第一章绪论主要介绍了本课题的研究背景及意义、GPS／DR／GIS车辆组合导航系统，并详细介绍了论文各章节的主要内容和安排。第二

8、章GPS、DR、GIS概述主要介绍了全球定位系统(GPS)的组成、原理及优点，还有其误差分析；接着对航位推算系统(DR)的组成、原理及误差源进行阐述；最后介绍了地理信息系统(GIS)、GIS在本系统中的具体表现形式一电子地图的原理、作用和功能及和GPS／DR的结合。j第三章车载GPS／DR／GIS组合导航系统的数据融合首先阐述在本文信息融合中采用卡尔曼滤波的方式；接着介绍信息融合技术的原理、目标和理论依据；接下来，利用信息融合技术设计GPS／DR组合导航系统的联合滤波方案，构建滤波器。为了提高估