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基于DSP的GPS/SINS组合导航系统的研究

作　者: 赵月园
导　师: 黄春梅
学　校: 长春工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: DSP CPLD SINS导航系统 GPS导航系统卡尔曼滤波
分类号: TN967.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 82次
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内容摘要

捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)是二十世纪初发展起来的一种不受外界干扰的自主式导航系统。惯导的基本工作原理是以牛顿力学定律为基础,通过测量载体在惯性参考系中的加速度,然后通过积分、转换就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。但它的定位误差随时间而积累,使得惯性导航系统不适合做长时间导航。全球定位系统(Globe Positioning System, GPS)是一种以太空卫星为基础的无线电导航定位系统,凭借24颗人造卫星,能为海、陆、空,还有外层空间的用户提供全天候、连续、精确的定位信息,它的精确性远远高于其他导航系统。但是GPS信号容易受干扰常常产生失锁现象,另外,由于GPS的更新数据率相对较低,不能满足载体导航的实时性要求。因此,结合两种导航系统的优缺点,将惯导系统、GPS卫星导航系统结合后形成组合导航系统,能充分利用两者优势,取长补短。是目前最流行也是最可靠的方法。本课题的目的是设计组合导航系统,并对其中涉及的技术进行研究。主要研究工作包括：首先简要介绍了所选课题的研究意义、发展历史及研究现状；其次分析了GPS/SINS组合导航系统的基本原理,并在此基础上提出了组合设计方案；在第三章中介绍了GPS/SINS组合导航系统的硬件设计,并重点介绍了数据采集模块和数据处理模块的设计；在第四章中介绍了组合导航系统的软件设计；第五章是组合导航系统的仿真实验,给出了加速度计和陀螺仪的测试数据,分析了系统误差产生的原因,并提出了提高测量精度的方法；最后对全文进行了总结。该组合导航系统体积小、精度高和实时性强,性能比单一的导航系统有了较大的改善,可广泛应用于海、陆、空等运动载体的导航。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-11
  1.1 本课题的研究背景及意义  6-7
  1.2 DSP的发展历程和应用领域  7-8
  1.3 导航技术的发展  8-9
  1.4 本文的主要工作安排  9-10
  1.5 本章小结  10-11
第二章 GPS/SINS组合导航系统的基本原理  11-24
  2.1 GPS卫星导航系统  11-13
  2.2 SINS捷联惯性导航系统  13-18
  2.3 GPS/SINS组合导航系统  18-21
  2.4 组合导航系统滤波算法  21-23
  2.5 本章小结  23-24
第三章 GPS/SINS组合导航系统硬件设计  24-37
  3.1 GPS/SINS总体设计方案  24
  3.2 系统的工作原理  24-25
  3.3 数据处理模块的设计  25-32
  3.4 数据采集模块设计  32-36
  3.5 本章小结  36-37
第四章 GPS/INS组合导航系统的软件设计  37-47
  4.1 系统总体设计方案  37-38
  4.2 DSP模块设计  38-43
  4.3 CPLD软件设计  43-46
  4.4 本章小结  46-47
第五章系统仿真测试与结果分析  47-54
  5.1 组合导航系统仿真设计  47-50
  5.2 试验结果分析  50-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章全文总结  54-55
致谢  55-56
参考文献  56-58
附录1  58-59
附录2  59-62
作者简介  62
攻读硕士学位期间研究成果  62-63

基于DSP的GPS/SINS组合导航系统的研究

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