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复杂环境下GNSS/SINS/Odometer车载组合导航技术研究
| 论文题名： | 复杂环境下GNSS/SINS/Odometer车载组合导航技术研究 |
| 关键词： | 汽车组合导航系统;机械编排;误差方程;信息融合 |
| 摘要： | 随着中国城市建设规模的扩大，机动车辆日益增多，城市交通面临着道路堵塞以及管理的压力越来越大，车辆对于位置服务的准确性、可靠性要求越来越高。单一的导航系统在许多复杂道路情况下已经无法满足车辆的导航要求，特别是在城市峡谷等复杂环境下(高楼、高架)，车辆无法接收到卫星信号或信号严重受阻。解决这个问题的主要方法是使用两个及两个以上的导航设备进行有效组合，改善导航定位结果。 本文设计的组合导航系统是GNSS/SINS/Odometer三种导航设备的组合，在卫星信号良好时，利用GNSS和SINS的组合提供高精度的导航定位信息，同时校正惯导系统中惯性传感器的累积误差；在卫星信号不良甚至缺失时，利用惯导的自主航迹推算能力，同时结合里程计代替GNSS，提供位移信息，降低惯性传感器误差的累积速度，准确测量载体的位置、速度、姿态信息。本文的主要研究工作如下： (1)对捷联惯性导航系统进行了详细的分析，介绍了惯导中常用的坐标系、姿态表达方法以及它们之间的转换关系，并以此为基础建立惯导的机械编排和误差方程。 (2)建立GNSS/SINS松组合导航算法，在此基础上，采用本文提出的新方法将车辆里程计测得的左右车轮原始位移信息和惯导输出的位置信息融合，利用里程计输出的原始车轮位移信息去校正惯性传感器的误差。在传统的车载组合导航15维状态方程基础上，加入了两维的车轮位移误差，推导出17维状态方程，建立GNSS/SINS组合导航子系统的6维量测方程和SINS/ODO组合导航子系统的2维量测方程。针对融合后的系统非线性情况比较突出且系统比较复杂，采用无迹变换(UT)非线性概率传播处理非线性的方法结合卡尔曼滤波(KF)思想来实现导航数据的融合。 (3)在广州珠江新城进行车载实验。由于车辆在安装IMU时，会因为外在物理原因导致安装误差角比较大，所以车辆在进行导航测试前，进行了安装角估计实验，采集一段GNSS信号良好的组合导航路径数据，通过后处理滤波算法对安装角进行估计，以达到更好的导航性能。然后分别在有无里程计辅助的情况下，在城市峡谷的复杂路况下进行实验，实验结果表明，本文提出的组合导航方案定位精度更高，平均水平位置误差能在5m以下，速度误差在0.2m/s以下。 |
| 作者： | 肖瑾 |
| 专业： | 控制工程 |
| 导师： | 谢胜利;许详滨 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 广东工业大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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