● 摘要
本课题针对捷联惯导、北斗、里程计三者的组合方法展开研究,旨在建立一种捷联惯导/北斗/里程计组合方法,适应车辆长时间复杂环境要求,实现车载自主高精度定位定向。论文的主要研究内容有:
(1)对捷联惯导/北斗/里程计一体化紧组合导航方法展开研究,首先介绍了组合导航系统方案的设计;然后进行了组合导航系统的误差分析,根据系统的误差方程,建立组合量测模型、系统误差状态模型以及反馈修正模型,并通过卡尔曼滤波器实现三者的一体化紧组合,最后设计仿真轨迹,进行仿真验证。
(2)为了提高系统的容错性能,对基于联邦滤波的惯导/北斗/里程计紧组合导航方法展开研究。在分析惯导、北斗、里程计导航系统特点的基础上,建立了各子系统误差模型,采用联邦滤波器实现了三者的紧组合容错系统设计,分别对子系统无故障情况和子系统有故障情况进行了仿真验证,最后对一体化紧组合方法和联邦滤波方法的仿真结果进行了分析比较。
(3)完成了组合导航系统软硬件设计与实现。重点研究了导航计算机电路板的设计,完成基于FPGA的数据采集和基于DSP的数据处理电路设计以及接口电路设计。采用Verilog语言在Quartus平台下完成了FPGA程序的编程和调试,采用C语言在CCS平台下完成了DSP程序的编写与调试。
(4)完成了组合导航系统跑车试验。采用光纤捷联惯导系统样机、北斗接收机、里程计进行了跑车试验,对本文提出的一体化紧组合导航方法进行了试验验证。参考信息选用跑车基准点的位置信息,试验结果与数学仿真结果得到的结论相一致。
本课题紧密结合工程应用需求,研究成果具有一定的理论意义和工程实用价值。