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随着汽车的快速发展与普及,人们对车辆导航需求不断提高,以前单一依靠全球定位系统(GPS)的导航系统虽然具有操作简单、误差性能稳定等优点,但是由于其工作严重地受到一些城市特定环境的影响,有时无法完成车辆持续导航的要求。而捷联惯性导航系统(SINS)具有完全自主式、数据更新率高等特点,与GPS组成GPS/SINS组合导航系统就能做到优势互补、扩大应用范围,实现车辆的持续稳定导航。
本文首先对GPS和SINS分别进行探讨,重点介绍了SINS系统的初始对准、四元数算法姿态解算、速度位置解算方法,并针对车载领域应用特点做了适当的优化。对卡尔曼(Kalman)滤波算法进行了深入的讨论,对其在组合导航工程实践中的应用做了具体的分析与研究。同时本文对惯性测量单元(IMU)的标定方法也进行了详细的说明,通过标定提高了系统精度。根据系统性能要求制定了基于TI TMS320C6713 DSP为核心处理单元以MEMS器件为IMU的组合导航硬件平台,对器件选型与功能设计方法进行了全面的分析。最后通过工程实现的测试结果可以看出GPS/SINS组合导航系统的精度较纯惯性导航系统的精度有了显著的提高。