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基于MEMS航位推算系统的设计与实现
| 论文题名： | 基于MEMS航位推算系统的设计与实现 |
| 关键词： | 航位推算系统;里程仪;惯性传感器;核设计;电子罗盘;硬件描述语言;车辆导航系统;信息;嵌入式系统;硬件平台;模块;最小二乘法;可靠性要求;信号去噪;系统原理;系统误差;陀螺漂移;数据容量;试验;深度融合 |
| 摘要： | 随着MEMS低价惯性传感器的出现，现代车辆导航系统趋向于低成本、小型化和民用化方向发展。传统的惯性导航系统误差随时间积累，GPS会因为受到遮挡不能连续提供导航定位信息，新兴的地图匹配技术需要处理的数据容量很大且不易实现，因此传统的航位推算系统与GPS技术的结合又得到了人们的关注。综合现在导航技术手段优缺点，本文设计实现了基于MEMS的航位推算系统。 通过航位推算系统原理的研究与改进，得出了进行航位推算需要的导航信息，针对这些信息对传感器进行型号选择，其中包括MEMS IMU，电子罗盘和GPS等多种传感器。由于MEMS精度有限且漂移现象严重，设计了一种由光电码盘组成的光电式里程仪，用以补偿MEMS陀螺漂移。通过对各种传感器模块化的设计形成了集MEMS IMU、电子罗盘、里程仪和GPS多种传感器为一体的航位推算系统硬件平台。 针对各传感器的误差进行了建模，并对IMU、里程仪和电子罗盘设计了基于最小二乘法的标定试验及验证性试验。本文应用了基于FPGA的嵌入式系统的设计，实现了MEMS IMU、电子罗盘、里程仪和GPS多种传感器的深度融合。设计中包括基于QuartusⅡ7.0平台的IP硬核设计，结合了硬件描述语言Verilog HDL实现了GPS、电子罗盘串口通信的收发、里程仪脉冲计数去噪、里程仪辨向、I/O口内核、锁相环和存储器控制内核等功能模块设计。运用了Altera公司的Modelsim6.1g对硬件描述语言编写的串口收发、里程仪信号去噪和里程仪辨向等模块进行了功能仿真，经验证其功能达到可靠性要求。应用基于NiosⅡ7.0平台的IP软核设计完成了整个嵌入式航位推算系统的软件设计。 |
| 作者： | 付宇辉 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 曾建辉 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2009 |
| 正文语种： | 中文 |
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