基于gnss导航定位和惯性导航ins技术机动车驾驶人智能考试系统

《基于gnss导航定位和惯性导航ins技术机动车驾驶人智能考试系统》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、基于GNSS导航定位和惯性导航INS技术机动车驾驶人智能考试系统　　摘要:本文介绍了一套机动车驾驶人智能考试系统，该系统基于全球卫星导航定位（GNSS）与惯性导航（INS）技术。经过GNSS定位技术得到的高精度定位数据结合陀螺仪、加速度计传感器，经过一套融合运算法则，并利用卡尔曼滤波器完成测量数据关系推导，准确得到车辆的位置、航向、俯仰角、横滚角等姿态信息。再结合车辆状态传感器数据，与考场电子地图的比较来实现考试自动评判。关键词：机动车驾驶人考试；GNSS导航定位于惯性导航INS技术；卡尔曼滤波器；考试自动评判中图分类号：U412.37+9文献标识码：A文章编号：引言目前，国

2、内多数机动车驾驶人考试场地通常利用超声波、磁阻传感、微波、光电、霍尔等多种传感器来实现驾驶自动评判。这种考试场地需要埋设大量传感器，投资大、施工周期长、基础建设成本高，且后期维护困难、管理成本高。GNSS导航技术曾被利用在机动车驾驶人考试中，其提供了准确的位置信息，但却缺失了车辆横滚、俯仰角这些重要信息，导致评判结果不准确或是不符合评判要求。5GNSS导航系统为高精度导航定位提供了极大的便利,其误差虽不会随时间改变,但GNSS并非万能,有优点,也有先天的缺陷,它在净空条件恶劣时容易导致卫星失锁。惯性导航系统的误差虽然随时间的增加而累加，但其短时间的相对误差小于GNSS。因此，

3、在机动车驾驶人考试系统设计上,搭配惯性导航系统来使用,GNSS与INS有互补的作用,可经过一套融合运算法则,将两者优点保留,去除缺点,并利用卡尔曼滤波器法则完成简易测量数据关系推导,设计一套“基于GNSS/INS技术机动车驾驶人智能考试系统”。1GNSS/INS简介1.1惯性导航系统（INS）惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还可以在水下。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础，通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息

4、。1.2全球卫星导航定位系统（GNSS）GNSS的全称是全球导航卫星系统（GlobalNavigationSatellite5System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球的、区域的和增强的，如美国的GPS、俄罗斯的Glonass、欧洲的Galileo、中国的北斗卫星导航系统，以及相关的增强系统，如美国的WAAS（广域增强系统）、欧洲的EGNOS（欧洲静地导航重叠系统）和日本的MSAS（多功能运输卫星增强系统）等，还涵盖在建和以后要建设的其他卫星导航系统。区别于使用单独使用GPS进行定位，利用双星或者多星系统进行联合解算，具有定位速度快，解算精度可靠，可用性大幅提高等优

5、势。2GNSS/INS组合原理陀螺仪作为惯性导航系统的核心部件具有自主性好、功耗低、机电性能好、易集成等优点。但是，陀螺仪的测量误差会随着时间的增加而不断累积，从而影响测量精度。GNSS接收机可给出载体的精确位置、速度信息，但在动态环境中可靠性差、系统非自主性。GNSS与陀螺仪相组合，将GNSS接收机中IPPS脉冲信号作为同步标签，实现GNSS对陀螺仪航向角解算的实时修正，从而获得高精度和高可靠性的航向角信息，航向精度控制在在±1°以内。当净空条件差卫星失锁时根据陀螺仪输出的姿态信息在一定时间内继续推导出车辆的准确位置。3系统组成机动车驾驶人智能考试系统由控制中心考生管理软件

6、、车载考试系统、考场地图虚拟传感器组成，系统网络拓扑图如下：图1智能考试系统拓扑图3.1控制中心考生管理软件5考生信息管理软件是系统控制中心软件，由考试管理控制模块，考试信息回放模块组成。考试管理控制模块主要实现考试学员考试顺序，考试信息确认等功能；考试信息回放模块主要实现考试信息的保存管理、查询等功能。考生信息管理软件通过与车载考试评判软件的数据交互，实现考试现场统一指挥，考试学员考试信息保存、管理。3.2车载考试系统车载考试系统主要由高精度定位定姿仪、车辆状态传感器、车载工控机及评判软件、车载蓄电池、GNSS天线及WIFI天线组成。车载考试系统网络拓扑图如下：图2车载考试

7、系统拓扑图3.3考场电子地图虚拟传感器根据考试科目具体内容的安排，利用GNSS-RTK技术按要求对考试场地进行测绘。由考试场地测绘成果数据生成虚拟传感器文件，以代替传统物理传感器来判断车辆的具体位置，实现车辆在考试中的实时评判。图3科目二各考试项目示意图4结束语5传统考场需要借助大量的物理传感，单一传感器只提供某一方面的传感数据，需要二次开发才能真正应用到机动车驾驶人考试当中。基于GNSS导航定位与惯性导航INS技术的机动车驾驶人智能考试系统提供了一套完整的考试解决方案，能直接输出所有考试项目的评判结果