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基于嵌入式的车载导航定位系统的设计研究
| 论文题名： | 基于嵌入式的车载导航定位系统的设计研究 |
| 关键词： | 车载导航定位系统;全球定位系统;推位导航;VxWorks嵌入式操作系统;MEMS传感器;联邦卡尔曼滤波 |
| 摘要： | 随着全球定位系统 GPS的产生，车载导航定位系统迅猛发展起来，成为汽车导航定位领域的一项伟大技术革命。本文以GPS/DR车载组合导航系统为背景，以提高车载导航精度为目的，研究了在VxWorks操作系统下实现导航定位的相关技术。 传统的车辆推位导航由陀螺仪、里程计、加速度计、电子罗盘等组成，存在安装复杂，成本高等缺点。随着微机电系统的发展，MEMS惯性器件在车载组合导航中的应用成为人们所热衷的研究方向。本文DR导航部分采用了三个MEMS传感器（L3G4200D三轴陀螺仪、HMC5883L三轴磁强计、AXDL345三轴加速度计）来实现姿态和位置的确定。由于 MEMS传感器误差较大，首先对其误差进行了分析和建模，然后对其确定性误差进行了校正，对其随机误差利用小波去噪技术进行去噪处理，得到处理后的数据，有效减小了DR部分的定位误差，提高了推位精度。 传统的姿态确定方法是用陀螺仪和加速度计来实现，这个组合在确定俯仰角和横滚角的时候误差不大，但是在航向角上存在较大误差。本系统加入了磁强计，在车辆静止或者匀速运动时，采用加速度计来确定俯仰角和横滚角，磁强计确定航向角，从而计算出姿态角和姿态矩阵；当车辆加速运动时，则用陀螺仪实时更新姿态，有效降低了航向角误差。利用联邦Kalman滤波方法实现最终定位。由3个子滤波器和1个主滤波器构成：其中GPS部分采用普通卡尔曼滤波方法做为子滤波器1；DR推位部分，陀螺仪和加速度计推位方式由于量测方程为非线性的，采用UKF做为子滤波器2；由磁强计和加速度计构成DR系统的第二种推位方式做为子滤波器3，最后利用主滤波器实现了信息融合，实现了系统定位的最优估计。DR部分的独特设计，增强了容错性，也提高了系统的精度。 论文最后给出 GPS/DR导航定位系统的硬件资源。实现了将 VxWorks操作系统移植到三星S3C2410处理器上，并根据软件设计流程图进行编程。最后通过实地跑车实验验证了本系统的可行性和定位精度方面的优越性。 |
| 作者： | 高照玲 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 钱华明 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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