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基于车载的GPS/INS组合导航定位系统的关键技术研究
| 论文题名： | 基于车载的GPS/INS组合导航定位系统的关键技术研究 |
| 关键词： | 车载组合导航;时间同步;信息融合;支持向量机;全球定位系统;嵌入式总线 |
| 摘要： | 目前，导航系统已经从单一传感器类型系统发展到组合导航系统，将多种类型的传感器进行优化配置、性能互补，使得系统的精度和可靠性都有了很大的提高。以惯性导航系统(INS)和全球定位导航系统(GPS)构造的组合导航系统是最主要的组合方式，其信息融合技术成为导航研究的热点。本文完成了一套车载GPS/INS组合导航系统的设计，包括基于嵌入式PC104总线结构的计算机平台、导航算法以及相关的测试验证实验。其中，所设计的嵌入式组合导航系统平台具有智能多串口通讯功能和外部传感器数据采集智能时间同步功能;针对车载导航的应用背景，所设计组合导航系统的信息融合算法实现了车载无缝导航的持续工作能力。 本论文研究工作如下: 1.对车载GPS/INS组合导航系统的总体设计进行了研究，包括系统的组合方案、硬件设计方案与软件设计方案。 2.设计了基于PC104体系架构的组合导航系统平台，该计算机平台具有对多种外部传感器的广泛兼容性、以及进一步组合更多功能性传感器的扩展应用能力。研制了具有主从式CPU结构的智能多串口通讯模块，实现了外部导航器件与导航计算机的智能高速双工通讯功能;设计了软硬件结合的多传感器数据采集智能时间同步方法，通过智能多串口通讯模块协调处理，具有智能配置时间同步机制的功能。 3.针对车载GPS/INS组合导航系统的软件系统进行了结构化设计，划分了软件的功能模块以及相应的任务，并对人机交互界面和外部接口模块的驱动程序进行了相应设计。研究了车载导航松组合方式下的滤波算法，设计了GPS/INS组合导航系统的轨迹判别辅助自适应卡尔曼滤波算法，通过车载实验，验证了该方法有效地提升滤波器的稳定性、以及克服GPS由于位置或速度跳变引起的观测值不可靠的问题。 4.研究了车载无缝导航的新设计理论和方法，并进行了信息融合算法的整体性设计。设计了利用支持向量机与自适应滤波混合结构的新桥接算法辅助GPS信号失效条件下的INS独立导航解算，并对支持向量机在组合导航系统信息融合结构中的接口进行了设计。通过半物理仿真和跑车实验，验证了该信息融合算法可以基本实现GPS信号失效长达两分钟条件下的导航精度，具有一定的工程实际应用价值。 |
| 作者： | 徐振凯 |
| 专业： | 精密仪器及机械 |
| 导师： | 徐晓苏 |
| 授予学位： | 博士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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