车联网卫星微惯性组合导航定位系统研究

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1、分类号：V249.32单位代码：11232密级：工学硕士学位论文车联网卫星/微惯性组合导航定位系统研究学院：自动化学院学科(专业)：检测技术与自动化装置学号：2010020193作者：赵旭指导教师：苏中教授完成日期：二〇一三年一月四日学位论文版权使用授权书本人完全了解北京信息科技大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本。学校有权保留学位论文并向中国科学技术信息研究所等国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫

2、描等复制手段保存、汇编学位论文。学校有权适当复制、公布论文的全部或部分内容。学校有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。学位论文作者签名：年月日□公开□保密（____年____月）(保密的学位论文在解密后应遵守此协议)指导教师签名：学位论文作者签名：年月日年月日硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文题目为《车联网卫星/微惯性组合导航定位系统研究》学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除了文中特别加以标注的内容外，本学位

3、论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明并表示了谢意。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。作者签字：年月日摘要摘要车联网作为物联网的一个重要应用方向，它是社会经济和工业化进程发展的产物，也是汽车步入智能化时代的重要标志。在欧美和日本等一些汽车工业发达的国家，车联网技术在近年来得到迅速发展，国内对车联网技术的需求也越来越强烈。起初，车联网只是为了解决车辆增多带来的严重城市交通问题，但随着该

4、技术的发展目前车联网技术已被应用于车辆调度、防盗报警、医疗救助和节约能源等领域。车载导航定位系统是整个车联网系统的核心和根本，随着该技术在各个方面应用的增加，其原有的GPS系统凸显出了各种各样的不足。例如无法提供车辆姿态信息，在城市高楼和隧道环境容易丢星无法定位，易受干扰等，急需一种升级替代产品的出现来弥补市场的空白和不足。本文针对现有车联网GPS系统的不足，调研导航领域的发展趋势，提出了一套基于MEMS惯性器件的小型卫星/微惯性组合导航定位系统设计方案。首先通过对现有车联网GPS系统卫星定位理论的深

5、入研究，分析车载GPS系统的缺点以及误差来源；接着详细的推导了捷联惯性导航系统的数学模型及误差模型，重点讨论了MEMS陀螺零偏特性受温度的影响并提出了一种大温差应用环境下的补偿模型；然后探讨了GPS与SINS系统之间松组合、紧组合以及超紧组合模式的优缺点，建立了松组合模式下的GPS/SINS组合导航系统的状态方程和量测方程，针对车辆运行特点以及MEMS陀螺误差较大的问题引入了车体约束因素并增加磁观测量，重新建立了滤波方程，通过数据仿真软件证明了该方法的有效性；最后在理论指导下通过巧妙的结构以及高集成度

6、的电路设计，利用ARM嵌入式系统作为硬件平台最终实现了一套超小型低功耗的GPS/SINS组合导航系统。3本方案结合了GPS和SINS系统的优点。具有如下特点：超小型（50cm）、低功耗（0.5W）、便于安装；可以实时显示车辆的姿态信息，以保证车辆的正常行驶；解决了在城市高楼、隧道等地方短时间丢星无法定位的问题，能够实现在全球任何位置对车辆进行监控工作；定位精度提高，抗干扰能力增强，降低了单GPS系统的误导率，降低了运作成本并节约了大量的能源和时间。最后通过跑车实验，验证了该系统的可行性和稳定性。关

7、键词：车联网；GPS/SINS；松组合；不完全约束；卡尔曼滤波IABSTRACTABSTRACTVehiclenetworkingasanimportantapplicationdirectionoftheInternetofThings(IOT),itistheproductofsocio-economicandindustrializationprocessdevelopment,butalsoanimportantsymbolofthecarintotheeraofintelligent.Ins

8、omeautomobileindustrydevelopedcountries,forinstanceEuropeandtheUnitedStatesandJapan,etc.Vehiclenetworkingtechnologyhasdevelopedrapidlyinrecentyears,thedemandforVehiclenetworkingtechnologyofdomesticisalsogrowingstrongly.Atfirst,th