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基于U-BLOX-M8U的GNSS/INS松耦合组合导航系统设计与实现

于露  
【摘要】:全球卫星导航系统(GNSS,Global Navigation Satellite System)发展如火如荼,微机电系统(MEMS,Micro-Electro-Mechanical System)技术日新月异。随着智慧城市建设的进一步推进,对导航定位的精度、可靠性、连续性提出了更高的要求。针对GNSS与惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)两者优势互补的特性,本课题开展组合定位关键技术研究,设计并实现了基于M8U的松耦合组合导航系统。本文主要工作内容如下:1)在充分掌握U-BLOX M8U集成开发平台工作模式、输出信息格式等内容的基础上,编写了原始数据解析软件,完成原始二进制数据流的提取。开展M8U MEMS微机械惯性传感器的时频域静态特性实验分析,得到M8U陀螺仪与加速度计主要误差来源。2)使用不同小波变换对惯导数据进行降噪处理,根据实验效果选择使用db5小波变换,完成机械编排、姿态解算,为信息融合提供惯导数据。3)初始化状态向量、量测向量及协方差矩阵等参数,采用卡尔曼滤波将解算后的INS数据与GNSS数据进行信息融合。4)依托U-BLOX M8U硬件平台,结合协议解析、数据处理、导航解算、地图匹配四个软件模块,设计并实现了基于M8U器件的松耦合组合导航系统。搭建基于M8U的实验平台,开展跑车实验。结果表明:该组合导航系统一定程度上提高了导航定位服务的可靠性、连续性,卫星信号良好的情况下的经纬度精度为1.5m、1.8m。在卫星信号短暂丢失的2s、10s、15s的三种情况下,仍可提供较为准确的定位结果,经纬度精度分别为1.5m、1.8m,1.59m、2.9m,1.55m、4.9m。


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