收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

车辆组合导航中卡尔曼滤波器的设计及FPGA实现

周倩  
【摘要】: 近年来,车辆在人们生活中的地位不断提高,随着电子技术、计算机技术和通信技术的飞速发展,车辆导航定位系统也随之发展起来。既然任何导航系统在实现动态定位中都会产生误差,通常有两种方法减小误差:一是差分GPS技术,二是通过卡尔曼滤波。由于卡尔曼滤波不需要建立GPS基准站及数据通信装置,不受信号作用的范围限制,因此通常采用卡尔曼滤波来减小动态定位的误差。 卡尔曼滤波是一种高效率的递归滤波器,采用最优化估计方法,能够从一系列的不完全包含噪声的测量中,实时估计出动态系统的状态。对于定位误差问题的解决,卡尔曼滤波是最优的,效率也是最高的。因此研究车辆动态导航定位中的卡尔曼滤波器具有重大的意义。本文针对车辆GPS/DR组合导航中的卡尔曼滤波器进行了深入的研究,取得了以下成果: 第一,设计了适合车辆GPS/DR组合导航系统的卡尔曼滤波器。首先分析了卡尔曼滤波器的具体设计方案。然后将扩展卡尔曼滤波算法用于车辆GPS/DR组合导航定位,建立了车辆组合导航定位的系统模型、系统状态方程、系统观测方程和系统滤波方程,完成卡尔曼滤波器的设计。在建立系统滤波方程时,采用了加速度均值自适应算法的优化算法,减小了模型产生的误差,提高了滤波估计的精度。最后利用Matlab软件对设计好的卡尔曼滤波器进行仿真实验,并分析了仿真的结果。仿真结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器抑制了滤波的发散,定位精度高、估计误差小。 第二,采用FPGA实现设计好的卡尔曼滤波器。首先在Matlab仿真结果的基础上,对卡尔曼滤波器的硬件实现进行了系统设计。然后将卡尔曼滤波器分为一个顶层模块mykalman和五个底层模块muladd、multi2、div、ramy1、ramy2进行设计。利用Altera的Megafunction/LPM资源,采用适合FPGA的优化算法,例化了五个底层模块,再根据五个底层模块来综合实现顶层模块。最后利用QuartusⅡ软件对卡尔曼滤波器的各个模块进行了仿真验证,并分析了仿真结果。仿真结果表明,本文设计的卡尔曼滤波器在FPGA上的实现是切实可行的。相比较传统的DSP实现方法而言,采用FPGA实现的卡尔曼滤波器具有更好的实时性、并行性、可扩展性,并且具有较低的功耗、较高的精度和计算速度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘博为;鲍其莲;仇斌;;基于DSP测量组合导航系统设计[J];电子测量技术;2007年10期
2 高法钦;;神经网络在组合导航定位算法中的应用研究[J];舰船电子工程;2010年11期
3 戴邵武;马长里;廖剑;;H~∞滤波在无源北斗/SINS组合导航系统中的应用[J];舰船电子工程;2010年01期
4 孙华;单志明;杨培科;;基于DSP和FPGA的组合导航系统设计[J];计算机应用;2009年S2期
5 胡建明;张兴会;廖云;;基于DSP的组合导航系统设计[J];电子测量技术;2010年10期
6 许国珍;吴美平;;低成本MIMU/GPS组合导航研究[J];计算机仿真;2008年10期
7 刘育浩;黄新生;徐婉莹;;组合导航中低成本磁航向系统的神经网络补偿[J];传感技术学报;2008年11期
8 高法钦;谈展中;;无源北斗/惯导组合导航算法研究[J];系统工程与电子技术;2006年06期
9 田育民;刘思伟;白云超;;基于FPGA和高精度ADC的组合导航系统设计[J];现代电子技术;2008年17期
10 姚楠;曾连荪;;基于CYGNAL内核开发的GPS/DR车载组合导航系统[J];上海海事大学学报;2005年04期
11 吕伟;王艳东;;DSS/SINS组合导航实时滤波仿真[J];计算机仿真;2006年12期
12 赵超凡;付梦印;张继伟;;低成本组合导航系统滤波算法的研究[J];微计算机信息;2007年04期
13 皮运生;施国梁;;低成本GPS/SINS组合导航系统的设计及实现方案[J];微计算机信息;2008年08期
14 杨晓云;何恒;施浒立;;一种车辆GPS/DR/DMAP组合导航系统[J];测绘科学;2008年05期
15 商春鹏;张秀娟;王晶;;基于MIMU/GPS组合导航系统的应用研究[J];微计算机信息;2010年07期
16 宋晓黎;陈胜功;;基于DSP的小型化组合导航系统设计[J];系统仿真学报;2010年S1期
17 宋涛;王宏力;陆敬辉;;H_∞滤波及其在INS/CNS组合导航系统中的应用[J];电子设计工程;2011年01期
18 宋光明;周战馨;宋建社;;车载GPS/DR组合导航系统Minimax滤波算法[J];控制工程;2007年S3期
19 白俊卿;卫育新;;车载SINS/GPS组合导航系统的在线标定算法[J];电子设计工程;2010年02期
20 李鹏奎;钱山;蔡洪;;MIMU/GPS组合导航技术研究[J];系统仿真学报;2009年15期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王美玲;曹彦岗;刘伟;;低成本车载GPS/DR组合导航系统的研究[A];《制造业自动化与网络化制造》学术交流会论文集[C];2004年
2 霍庚;;INS/GPS/CNS组合导航系统在航海领域的仿真研究[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
3 孙淑光;罗云林;;一种用卡尔曼滤波实现的INS/SBAS组合导航系统仿真[A];2003中国控制与决策学术年会论文集[C];2003年
4 金振山;申功勋;;INS/CNS/Doppler组合导航系统在航空上的应用研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
5 周磊;刘瑞华;;低成本IMU/GPS组合导航系统的仿真方法[A];全国第二届嵌入式技术联合学术会议论文集[C];2007年
6 周金亮;;组合导航信息融合技术研究[A];2008年船舶通信导航学术年会论文集[C];2008年
7 王鹏;张迎春;;基于SINS/星敏感器的组合导航模式[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
8 王鹏;张迎春;;基于SINS/星敏感器的组合导航模式[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
9 宋振华;战兴群;张炎华;;基于联邦卡尔曼滤波器的水下机器人自主导航[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
10 骞博;鲍其莲;;神经网络Kalman自适应滤波及其在组合导航中的应用[A];2006年船舶通讯导航学术会议论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑贵省;GPS/DR车载组合定位系统数据融合算法研究[D];天津大学;2005年
2 张承畅;多FPGA系统的关键问题及应用研究[D];重庆大学;2011年
3 李鹏;基于元构件的FPGA硬件构件设计技术研究[D];解放军信息工程大学;2011年
4 谢丁;FPGA互连结构评估系统研究与实现[D];复旦大学;2011年
5 肖乾;多传感器组合导航系统信息融合技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
6 王忠明;SRAM型FPGA的单粒子效应评估技术研究[D];清华大学;2011年
7 廖永波;SOC软硬件协同方法及其在FPGA芯片测试中的应用研究[D];电子科技大学;2010年
8 陈帅;精确制导炸弹低成本惯导/卫星组合导航方法研究[D];南京理工大学;2008年
9 唐玉兰;伪布尔可满足性算法及其在FPGA布线中的研究应用[D];江南大学;2010年
10 邬贵明;FPGA矩阵计算并行算法与结构[D];国防科学技术大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周倩;车辆组合导航中卡尔曼滤波器的设计及FPGA实现[D];北京交通大学;2009年
2 郭传海;基于vxWorks的AUV组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 白亮;基于计算机视觉辅助的组合导航系统[D];西北工业大学;2006年
4 孙鸽;航空制导炸弹的SINS/GPS组合导航系统研究[D];南京理工大学;2008年
5 姚文国;组合导航系统及其滤波算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
6 张健;惯导与多普勒组合导航技术仿真[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 黄良伟;无人机任务设备/组合导航信息融合技术研究[D];西北工业大学;2006年
8 谢荣荣;基于光电成像的组合导航技术研究[D];西北工业大学;2006年
9 孔德昆;基于磁阻传感器的车载组合导航系统[D];南京理工大学;2008年
10 王春霞;惯性/多卫星组合导航系统信息融合及故障检测算法研究[D];南京航空航天大学;2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 海英;赛灵思发布新型FPGA芯片方案[N];人民邮电;2009年
2 ;实现FPGA产品差异化[N];中国电子报;2011年
3 ;FPGA为消费电子提供安全保证[N];中国电子报;2011年
4 本报记者 赵艳秋 冯晓伟 冯健;FPGA:市场应用广 门槛需降低[N];中国电子报;2009年
5 本报记者 冯晓伟;FPGA格局难改 新兴企业胜算几何?[N];中国电子报;2009年
6 ;异步架构FPGA实现业界最高速度[N];中国电子报;2009年
7 ;突破功耗和成本限制设计中国需要的FPGA[N];中国电子报;2009年
8 ;通信仍是FPGA最大市场[N];中国电子报;2009年
9 本报记者 梁红兵;赛灵思:降低FPGA应用门槛[N];中国电子报;2010年
10 华北光电技术研究所 刘刚;FPGA+DSP升级热像设计[N];中国电子报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978