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原文传递 GPS罗经关键技术研究

论文题名：	GPS罗经关键技术研究
关键词：	陀螺;整周模糊度;卡尔曼滤波;GPS罗经
摘要：	GPS罗经是一种新型的电子导航仪。它是利用接收到的GPS信号和陀螺的输出角速率，通过罗经导航系统算法来完成传统罗经的一些丰要的导航参数的测量。GPS罗经良好的性能和相对便宜的价格为其在姿态测量领域的应用开辟了广阔的前景，所以对GPS罗经关键技术的研究也成为GPS应用中的热门研究方向。 GPS罗经是利用所接收到的GPS信号和陀螺的输出角速率相互结合来完成导航定位的仪器，本课题着重研究了GPS罗经的导航算法，其中包括GPS测姿算法和GPS/陀螺姿态融合算法，及GPS罗经软硬件实现。本文提出一种工程实用的GPS测姿算法。传统的姿态角求解技术采用三参数最小二乘姿态角求解技术或九参数最小二乘姿态角求解技术，这样求解的复杂度比较大，本文采用固定基线的动态定位技术，直接计算载体的姿态角，这就大大减少了姿态角的求解复杂度。实验结果表明，该算法具有很强的实时性，并使得姿态角误差控制在±1°之内，是一种工程实用的姿态确定算法。接着提出了一种适应于船舶的GPS/陀螺姿态融合算法。该算法提出采用龙格一库塔法并根据陀螺角速率的输出值来估算船舶姿态信息，以解决微分姿态方程的连续性和陀螺输出角速率的离散性的问题。由于陀螺角速率的输出次数要比GPS姿态信息的输出次数多得多，所以本算法提出采用改进的卡尔曼滤波的方法估算出陀螺的姿态估计误差和陀螺的漂移，即在GPS姿态信息不刷新时，多次估计船舶姿态值并多次计算一步预测均方误差直至GPS姿态信息输出，最后用GPS姿态值修正陀螺估计值得出船舶姿态的准确信息。实验结果表明，该融合算法不会影响GSP精度，而且使得姿态输出值十分平滑，是一种有效的姿态融合算法。本文最后介绍了GPS罗经的软硬件实现，其丰机硬件主要采用ARM 9芯片并辅以外围电路，主机软件采用嵌入式linux系统。显示机硬件主要采用ARM 7芯片LPC2138，并在此芯片中移植μC/OS操作系统。
作者：	沙晓萍
专业：	通信与信息系统
导师：	陈惠民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	上海大学
学位年度：	2007
正文语种：	中文