arm构架下gps%2fdr组合导航系统的设计与实现

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1、东南大学硕士学位论文ARM构架下GPS/DR组合导航系统的设计与实现姓名：尹爱昌申请学位级别：硕士专业：微电子与固体电子指导教师：胡晨20070310摘要车载导航定位系统是自上世纪九十年代以后迅猛发展的一项技术。随着城市中车辆的日益增多，如何在城市中有效地指挥和引导交通已经成为一个越来越严重的问题，车载导航系统也越来越受到人们的关注。在城市中卫星信号受到日益增多的高层建筑和立体式交通的影响，多路径效应和遮挡严重，因此单纯的GPS导航无法保证稳定的定位精度、可靠性和连续性。本文研究和实现了一种利用GPS和陀螺仪、里程计等惯性导航设备组成的车载GPS／DR

2、(航位推算)组合导航系统。在GPS信号有效的情况下，该系统能够充分利用GPS和DR导航定位误差的互补性原理，通过卡尔曼滤波和数据融合技术，有效地提高了定位和导航的精度和可靠性，并通过GPS信号校正陀螺仪和里程计的参数。在GPS信号丢失的时候，通过航位推算技术(DR)技术，继续导航。本课题首先详细介绍了导航定位所用GPS卫星信号的产生原理、信号的提取和接收原理，以及陀螺仪信号和里程计信号的产生原理。然后介绍了卡尔曼滤波器的原理和推导过程，分别分析了GPS、陀螺仪和里程计信号的误差模型，并提出了利用GPS信号在线计算和校正陀螺仪比例因子和零漂因子和里程计刻

3、度因子的具体计算方法，并利用真实采集到的数据用MATLAB仿真的方法对该方法进行了验证。然后提出了系统的数学模型，分别研究了分散式卡尔曼滤波算法和联合卡尔曼滤波算法，在比较两种滤波算法在计算量、容错性和系统鲁棒性的基础上选择了分散式卡尔曼滤波算法作为GPS／DR组合导航系统的核心滤波算法，并用MATLAB仿真的方法验证了卡尔曼滤波算法的有效性。然后介绍了整个系统软硬件平台和GPS／DR导航系统的整个层次结构，详细介绍了该系统中接口模块、控制模块和算法模块的设计与实现。最后设计试验对该组合导航系统进行了验证和分析。结果表明，本文设计实现的GPS／13R组

4、合导航系统达到了设计的目标，能够稳定运行，并有效的提高了导航和定位的连续性和精度。关键词：GPs仍R车载组合导航；卡尔曼滤波；数据融合；参数校正；GPS；陀螺仪；里程计；ARM；NEMA-0183；比例因子；零漂因子；软件设计；MATLAB东南大学硕士论文ABSTRACTV如denavigationsystemhasbecomeafastdevelopingnewtechnologysince1990s．W弛moreandmorevehiclesincities．ithasbecomeaverysedosproblemthathowtoinduct仃a

5、历c．TheGPSvehiclenavigationsystemwasdevelopedtoSOlvetheproblem．Butinurbanorheavilyfoliatedenvironments，tallbuildingsorfoliagemaypreventasufficientnumberofGPSsatellitesignalsfromreachingtheGPSreceiver．Asaresult，theGPSnavigationsystemmaynotbeabletoWOrkcontinuouslyandpreciselyIIlthi

6、spaper,aGPS仍RintegratedvehiclenavigationsystemusingGPS、gyroscopeandspeedometeriSdeveloped．AKalmanfilteriSdevelopedtomakeuseofmecomplementarynatBreofGPSandDRsystemswhenGPSisavailable．Att11esametime，thegyroscopeparameterandthespeedometerparameteriScalibratedUSingtheGPSiIlformation

7、，WhenGPSsignaliS10st,thesystemiSabletonaVigatecontinuouslyusingthedeadreckoningalgorithm．Inthispaper,thesignalofGPS、gyroscopeandspeedometerisanalyzedfirstly．ThantheKahrlanfiltermodelispresentedandanalyzed．AlsothemathematicmodeloftheerrorofGPS、gyroscopeandspeedometeriSpresented．A

8、methodoftalculatingtheparametersofgyroscopeands