車聯(lián)網(wǎng)衛(wèi)星-微慣性組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)研究.pdf

1、車聯(lián)網(wǎng)作為物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用方向,它是社會(huì)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化進(jìn)程發(fā)展的產(chǎn)物,也是汽車步入智能化時(shí)代的重要標(biāo)志。在歐美和日本等一些汽車工業(yè)發(fā)達(dá)的國家,車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在近年來得到迅速發(fā)展,國內(nèi)對(duì)車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的需求也越來越強(qiáng)烈。起初,車聯(lián)網(wǎng)只是為了解決車輛增多帶來的嚴(yán)重城市交通問題,但隨著該技術(shù)的發(fā)展目前車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已被應(yīng)用于車輛調(diào)度、防盜報(bào)警、醫(yī)療救助和節(jié)約能源等領(lǐng)域。車載導(dǎo)航定位系統(tǒng)是整個(gè)車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的核心和根本,隨著該技術(shù)在各個(gè)方面應(yīng)用的增加,其原有

2、的GPS系統(tǒng)凸顯出了各種各樣的不足。例如無法提供車輛姿態(tài)信息,在城市高樓和隧道環(huán)境容易丟星無法定位,易受干擾等,急需一種升級(jí)替代產(chǎn)品的出現(xiàn)來彌補(bǔ)市場(chǎng)的空白和不足。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有車聯(lián)網(wǎng)GPS系統(tǒng)的不足,調(diào)研導(dǎo)航領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì),提出了一套基于MEMS慣性器件的小型衛(wèi)星/微慣性組合導(dǎo)航定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。首先通過對(duì)現(xiàn)有車聯(lián)網(wǎng)GPS系統(tǒng)衛(wèi)星定位理論的深入研究,分析車載GPS系統(tǒng)的缺點(diǎn)以及誤差來源;接著詳細(xì)的推導(dǎo)了捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模

3、型及誤差模型,重點(diǎn)討論了MEMS陀螺零偏特性受溫度的影響并提出了一種大溫差應(yīng)用環(huán)境下的補(bǔ)償模型;然后探討了GPS與SINS系統(tǒng)之間松組合、緊組合以及超緊組合模式的優(yōu)缺點(diǎn),建立了松組合模式下的GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的狀態(tài)方程和量測(cè)方程,針對(duì)車輛運(yùn)行特點(diǎn)以及MEMS陀螺誤差較大的問題引入了車體約束因素并增加磁觀測(cè)量,重新建立了濾波方程,通過數(shù)據(jù)仿真軟件證明了該方法的有效性;最后在理論指導(dǎo)下通過巧妙的結(jié)構(gòu)以及高集成度的電路設(shè)計(jì),利用AR

4、M嵌入式系統(tǒng)作為硬件平臺(tái)最終實(shí)現(xiàn)了一套超小型低功耗的GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)。
　　本方案結(jié)合了GPS和SINS系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)。具有如下特點(diǎn):超小型(50cm<)、低功耗(0.5W<)、便于安裝;可以實(shí)時(shí)顯示車輛的姿態(tài)信息,以保證車輛的正常行駛;解決了在城市高樓、隧道等地方短時(shí)間丟星無法定位的問題,能夠?qū)崿F(xiàn)在全球任何位置對(duì)車輛進(jìn)行監(jiān)控工作;定位精度提高,抗干擾能力增強(qiáng),降低了單GPS系統(tǒng)的誤導(dǎo)率,降低了運(yùn)作成本并節(jié)約了大量的能源和