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基于卫星与惯性测量组合定位的车载终端系统设计

刘云涛  
【摘要】:车载终端定位主要依赖全球导航卫星系统(GNSS),目前应用比较广泛的主要包括美国的全球定位系统(GPS)和中国的北斗卫星导航系统(BDS)。无论是GPS还是BDS,在卫星信号良好的情况下,均能提供高精度长时间的定位信息,但GNSS都对外部环境有较强的依赖性,在一些常见的特定环境,比如高楼群、高架桥、隧道、地下车库等,容易因卫星信号受阻造成可见星目数不足,甚至导致定位失败。相比之下,惯性测量单元(IMU)不需要借助外源信息就能解算出载体姿态,具有很强的独立性,但由于惯性器件存在测量误差,这种误差进入定位解算时会随时间累积。卫星与IMU的组合定位系统不仅能够很好地解决车载终端在特定环境下因卫星信号受阻造成的定位问题,还有效降低了IMU累积误差。因此,研究与设计基于卫星与IMU组合定位的车载终端系统具有十分重要的意义。本文首先对卫星定位技术和IMU分别进行了阐述,并给出了车载终端系统的需求分析和整体设计方案,然后选用A9G模块作为终端微处理器完成了基于卫星与IMU组合定位的车载终端设计,组合定位成功解决了车载终端在特定环境下因卫星信号受阻造成的定位问题,A9G模块替代了传统设计方案中的单片机、网络通信模块和定位模块,不仅能保证车载终端功能的完整性,还能降低成本、简化硬件电路复杂度、缩短开发时间和最大程度上减小车载终端尺寸。然后,本文详细介绍了车载终端的功能实现和卡尔曼滤波算法在车载终端中的实现过程,并对车载终端的关键功能和可靠性进行了测试和评估。最后,对本文相关研究内容进行总结,论述本文研究工作中的不足,并在总结的基础上对今后的工作进行了展望。


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