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基于ARM处理器的GPS/DR组合导航系统研究

作 者: 卢晓鹏
导 师: 段哲民
学 校: 西北工业大学
专 业: 电路与系统
关键词: ARM数字处理器 分散式卡尔曼滤波 组合导航 数据融合 最佳增益矩阵 误差模型协方差矩阵 嵌入式系统 RTOS实时操作系统 陀螺仪 里程仪 观测量 GPS导航电文 NEMA-0183格式
分类号: TN966
类 型: 硕士论文
年 份: 2002年
下 载: 613次
引 用: 1次
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内容摘要


本文介绍了一种利用车载惯性导航设备和GPS导航卫星进行车辆实时定位的导航系统,该导航仪用于实时测量车辆的经纬度、高度等数据信息,并显示在外挂的TFT液晶屏上。文中给出了该组合导航仪软硬件的详细设计,首先分析了导航所需的各种数据信号的特性,分析了GPS数据信号进行传输的基本原理和导航电文的解算方法,并给出了影响各种信号的状态因素。软件的设计主要是基于分散性的卡尔曼滤波算法模型和嵌入式软件编程原理进行。组合导航仪的主处理器采用高精简指令集(ARM内核)的数字信号处理器件,硬件部分采用分布式设计,将GPS信号的接收及处理独立出来,采用专用DSP进行。这样有效的减少主处理器的开销,集中进行卡尔曼滤波数据融合运算。测试结果表明该设计能够实时完成对车辆的实时经纬度的测算,具有较高的精度。

全文目录


第一章 绪论  7-11
  1.1 课题来源  7-8
  1.2 GPS/INS组合导航原理  8-9
  1.3 GPS/INS组合导航发展现状  9-11
第二章 导航定位所用信号分析  11-21
  2.1 GPS卫星信号  11-18
    2.1.1 GPS卫星信号组成  11-14
    2.1.2 扩频技术和相关接收  14-18
  2.2 陀螺仪信号  18-19
  2.3 里程仪信号  19-21
第三章 卡尔曼滤波理论在组合导航系统设计的应用  21-31
  3.1 概述  21-22
  3.2 组合导航系统的设计模式  22-25
    3.2.1 状态和量测的选取--直接法和间接法  22-24
    3.2.2 输出校正和反馈校正  24-25
  3.3 导航子系统的误差模型  25-31
    3.3.1 GPS导航子系统  26-27
    3.3.2 陀螺仪误差模型  27-30
    3.3.3 里程仪误差模型  30-31
第四章 系统模型构建与仿真  31-43
  4.1 航迹推算系统(DR)的基本原理  31-32
  4.2 分散卡尔曼滤波的研究与滤波算法  32-37
    4.2.1 GPS卡尔曼滤波模型的建立  32-34
    4.2.2 航位推算系统推广卡尔曼滤波模型的建立  34-36
    4.2.3 GPS/DR系统信息综合及传感器误差校正  36-37
  4.3 联合卡尔曼滤波的研究与滤波算法  37-41
    4.3.1 GPS/DR组合导航系统的联合卡尔曼滤波器设计  37-39
    4.3.2 GPS/DR组合导航系统的联合卡尔曼滤波器算法  39-41
  4.4 卡尔曼滤波模型的实验和仿真  41-43
第五章 组合导航系统设计  43-64
  5.1 系统硬件电路设计  44-56
    5.1.1 CPU控制及外围接口模块  44-52
    5.1.2 惯导信号采集及处理模块  52-54
    5.1.3 GPS信号接收处理模块  54-56
  5.2 系统软件部分设计  56-64
    5.2.1 软件结构框架  58
    5.2.2 BOOT启动引导模块  58-61
    5.2.3 初始化配置模块  61-62
    5.2.4 周期性中断任务  62-63
    5.2.5 卡尔曼滤波模块流程  63-64
第六章 附录  64-67
  主处理器L7205系统结构框图  64-65
  主处理器L7205快速时钟发生逻辑框图  65-66
  主处理器L7205慢速时钟发生逻辑框图  66-67
第七章 结束语  67-68
致谢  68-69
参考文献  69-71

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电导航 > 各种体制的导航系统
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