基于達(dá)芬奇平臺的GPS與慣性輔助導(dǎo)航技術(shù)研究.pdf

1、全球定位系統(tǒng)GPS（Global Positioning System）以其全天候、高精度、高效率等特點(diǎn)廣泛地應(yīng)用于個(gè)人通訊終端、車載導(dǎo)航等場合。除了GPS功能之外，同時(shí)還具備動(dòng)態(tài)音頻和視頻采集及編解碼、聲源定位和無線傳輸功能的信息化系統(tǒng)可用于野外勘探和軍事領(lǐng)域的單兵裝備等場合。 本文主要研究這種便攜式信息化系統(tǒng)中的GPS和慣性輔助導(dǎo)航技術(shù)。GPS技術(shù)結(jié)合電子地圖和LCD顯示設(shè)備，能夠提供可視化定位導(dǎo)航功能，廣泛地應(yīng)用于道路交通

2、管理、PDA等場合。 在衛(wèi)星信號良好的條件下，當(dāng)GPS接收模塊接收到至少四顆衛(wèi)星發(fā)送的信號時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)GPS衛(wèi)星定位功能。但是，當(dāng)衛(wèi)星信號遇到障礙物遮蔽時(shí)，GPS將無法正常工作。而借助于MTi慣性導(dǎo)航模塊的加速度和俯仰角等信息，可以計(jì)算出便攜設(shè)備相對于GPS信號失效位置的方向和相對位移量，從而計(jì)算出GPS模塊的具體位置，完成輔助定位導(dǎo)航。 本文考慮到該信息化系統(tǒng)功耗低、體積小、處理能力強(qiáng)的需求，結(jié)合目前嵌入式處理平臺的發(fā)

3、展現(xiàn)狀，從便攜式信息化系統(tǒng)整體功能考慮，選擇了達(dá)芬奇平臺，并基于達(dá)芬奇平臺研究了GPS和MTi慣性輔助導(dǎo)航技術(shù)。 本文在CCS（Code Compose Studio）集成開發(fā)環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)了GPS模塊與達(dá)芬奇平臺的串口通信。從GPS模塊得到所需的經(jīng)緯度信息。然后，經(jīng)過達(dá)芬奇平臺對經(jīng)緯度信息的提取、數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，在LCD上實(shí)現(xiàn)了GPS二維定位顯示。 本文實(shí)現(xiàn)了慣性導(dǎo)航模塊MTi（Motion Tracking）與達(dá)芬奇平臺的

4、交互。主機(jī)通過串口發(fā)送配置信息來設(shè)置MTi模塊的工作模式、輸出數(shù)據(jù)種類和格式，得到了所需的加速度、航向角和俯仰角信息。根據(jù)航向角信息的正負(fù)和大小，計(jì)算出了MTi模塊運(yùn)動(dòng)的方向。在獲取三維加速度的基礎(chǔ)上，利用積分算法，在△t=10ms時(shí)間間隔內(nèi)，分別計(jì)算了模塊在X、Y、Z軸的位移，然后再逐個(gè)對時(shí)間段的位移進(jìn)行累加，得到模塊在某段時(shí)間內(nèi)的位移。為了提高計(jì)算模塊位置的精度，初步探討了重力加速度在三維空間中對模塊輸出加速度的影響，以及在消除重力