辅助型GPS定位系统关键技术研究

辅助型GPS定位系统关键技术研究作者：宋成学位授予单位：国防科学技术大学相似文献(10条)1.期刊论文宫晓琳.杜尚丰GPS/SINS综合定位系统精度模型理论研究-仪器仪表学报2004,25(z1)为推动农业数字化进程的发展,在自治农机具的应用方面,进行GPS/SINS低成本综合定位系统的研究.研究的关键在于建立GPS/SINS综合定位系统精度模型.在农机具的位置-速度-姿态(PVA--position-yelocity-attitude)模型的基础上设计一个基于卡尔曼滤波器的PVA模型,用来整和来自所有传感器的数据以提供精确、可靠的机具定位数据,并对这一模型进行理论证明.分析表明此模型能够融合多余的定位信息,是提高整个综合定位系统的导航精度和可靠性的可取方案.2.期刊论文王权.程鹏飞.章传银.王泽民.蔡艳辉.丁剑.WANGQuan.CHENGPeng-fei.ZHANGChuan-yin.WANGZe-min.CAIYan-hui.DINGJian差分GPS水下立体定位系统-测绘科学2006,31(5)差分GPS水下立体定位系统包括GPS差分基准站、GPS浮标、水下收发机、船基控制中心四部分.差分基准站提供GPS差分改正,实现浮标内置GPS高精度实时定位.GPS浮标完成水上和水下的集成,检测水下收发机发射的定位信号并测量信号到达的时间,同时将各种数据发送到船基控制中心.船基控制中心接收各个浮标的数据后实时解算水下收发机的位置,同时将结果发送给水下收发机.本文首先对系统的总体构成和各个部分的功能进行了介绍,然后详细推导了系统定位算法,最后结合系统试验情况给出了系统试验精度统计结果.3.学位论文田丁基于ARM9手持GPS定位系统的研究与实现2008随着嵌入式技术和数字通信技术的迅速发展，GPS技术的民用化已经越来越明显的体现在我们生活的各个方面，GPS设备正向着小型化、多功能化、易用化、低成本化的方向发展。GPS系统由24颗卫星提供全球任何位置，任何时间的三维位置的定位和授时，具有高精度、全天候、高效率、多功能、操作简便、应用广泛等特点。从这些特点中可以看出GPS系统不仅可用于测量、导航还可用于测速、测时还可以应用在其他众多领域。随着嵌入式技术的不断发展，GPS接收机不断改进自动化程度越来越高。接收机的体积越来越小重量越来越轻大大减轻了测量工作者的工作强度。人们将GPS技术应用从专业领域逐步扩大到了到民用领域如车辆运行管理、失窃车辆的跟踪、野外伤员的搜救、结合电子地图的目的地的导航等等，其越来越低廉的价格使得更多的普通人享受到其中的便利。随着GPS技术的广泛应用它给人们的生活带了极大的便利，大大提高了工作效率。因此GPS技术有着极其广阔的应用前景。本文分析了GPS系统的发展现状和手持GPS接收机的必要性。具体研究了GPS系统的构成、信号产生、传输、接收方式，并对当前主要的GPS接收机设计方案进行了相应论述。详细分析了GPS信号的调制传播方式、定位原理。重点分析了接收过程中对GPS信号的捕获和跟踪方法，并对其中部分过程在Matlab中进行仿真。完成了两种设计方案中GPS模块与Arm处理器的连接，Linux系统中GPS模块驱动的编写，同时给出部分相应代码。最后对目前Linux平台上缺少的GPS定位导航软件进行了框架的设计，并对当前电子地图中较为流行的Mapinfo格式的文件进行分析。将嵌入式技术与GPS技术相结合，充分发挥了GPS技术的实时性，灵活性和嵌入式技术小型化、多功能、高效率的优势。结合开放源代码的Linux系统平台可以使GPS接收机的设计更加灵活多变，有效地降低了设计成本。对GPS技术的推广和应用是非常有意义的。4.期刊论文李常峰.LIChang-feng基于GPS和GSM混合定位系统的设计与实现-信息技术与信息化2005(3)本文叙述了基于GPS和GSM混合定位系统的设计和实现.介绍了基于GPS和GSM混合定位系统的系统结构及其优点.然后从移动定位终端出发,详细地介绍了定位终端的硬件设计结构,I2C总线技术及软件结构,给出了硬件和软件的模块化设计思路.5.期刊论文杨厚波GPS实时动态定位系统在公路平纵横测量中的应用-湖南交通科技2004,30(3)综合多年从事GPS实时动态定位系统(GPSRTK)研究及应用于公路测量的实践经验,阐述了GPS实时动态定位原理,概述GPSRTK作为已编写入公路勘测规范的先进技术手段运用于公路平纵横测量的一般过程.6.学位论文程晓畅类GPS超声定位系统关键技术研究2007自主导引小车(AutonomousGuideVehicle，AGV)是现代化物流系统的重要运输工具，作为其核心部分的定位与导航技术的研究越来越受到重视。借鉴GPS(GlobalPositioningSystem，全球定位系统)定位技术原理，类GPS超声定位系统是一种非常适合AGV应用的新颖的定位系统。论文从定位物体与定位基站的距离估计问题着手，以定位物体的位置、速度与姿态角等状态参数估计为核心，充分利用数字信号处理技术，对类GPS超声定位系统中涉及到的关键技术进行了深入研究与探讨。主要研究工作包括：1.根据信号传递方式不同，指出了超声定位系统的三种实现方式：倒GPS方式，应答式和类GPS方式。阐述了类GPS超声定位系统应用于自主导引小车等领域时的优势，详细描述了系统的工作原理、组成部分、影响因素及功能单元设计情况，研究了基站发射信号的体制和约束定位空间的设计问题，归纳了与GPS系统的异同点，分析了系统实现中的关键技术。2.深入研究了定位物体与定位基站的距离估计算法，为定位物体的位置、速度和姿态角等状态参数估计提供了伪距观测数据。首先研究了单个基站发射信号情况下定位物体与发射基站的距离估计问题。建立了单基站距离估计模型，在此模型基础上，提出了一种基于FFT(FastFourierTransform，快速傅立叶变换)的包络相关快速时延估计算法。在单基站距离估计算法基础上，研究了多基站距离估计算法。建立了多基站同时发射信号情况下的接收信号模型，在此模型基础上，提出了一种基于短时傅立叶变换的多基站距离估计算法。实验结果表明，通过该算法能较精确地获得定位物体与定位基站的估计距离，从而为定位物体的精确定位奠定了基础。3.在获得定位物体与定位基站的伪距观测数据基础上，研究了静态目标的位置估计算法(以两基站进行定位的解析算法和以更多基站进行定位的Gauss-Newton迭代算法)并对它们的定位精度进行了分析。分析表明，定位物体的定位精度与伪距测量精度、基站位置准确度和所选择的定位基站有关。根据PDOP(PlaneDilutionofPrecision，平面位置精度因子)在定位空间中的几何分布图，提出了以两个和三个基站进行定位的基站选择原则，并通过仿真验证了上述基站选择原则的正确性。4.用于求解定位方程的常规Gauss-Newton迭代算法涉及到大量的开方、矩阵求逆和除法运算，而这些运算不适合在DSP(DigitalSignalProcessor，数字信号处理器)中实现，针对上述缺陷，深入研究了三种易于在DSP中实现的定位算法：改变目标函数的Gauss-Newton迭代算法、相交圆弦线方法和最小二乘估计方法。理论分析与仿真结果表明，在相同的观测误差和定位基站情况下，改进的和常规的Gauss-Newton迭代算法的定位精度相当，而相交圆弦线方法和最小二乘估计方法定位精度较低。但与常规Gauss-Newton迭代定位算法相比，后三种方法计算量小从而更易在DSP中实现。5.在多基站距离估计算法和静态定位算法的基础上，研究了动态目标的位置与速立了动态定位物体的观测方程及反映其运动规律的状态方程，研究了对动态目标进行跟踪的“两步法”。第一步，通过多基站距离估计算法和静态定位算法获得定位目标空间位置和速度的粗估计值：第二步，对获得的粗估计值序列进行卡尔曼滤波处理。仿真结果表明，将上述粗估计值序列经过卡尔曼滤波处理后可进一步提高位置估计精度，同时大大提高速度估计精度。6.借鉴GPS定位系统中的测姿技术，研究了类GPS超声定位系统中的姿态测量算法。给出了姿态角的三种估计量并对它们的估计精度进行了分析。分析结果表明，利用反正切函数的估计量由于充分利用了定位信息从而有更高的估计精度。7.期刊论文程晓畅.苏绍景.王跃科.杜金榜.CHENGXiao-chang.SUShao-jing.WANGYue-ke.DUJin-bang类GPS超声定位系统中几种定位算法比较-传感技术学报2007,20(3)针对常规超声波局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理.在获得定位物体与观测基站的估计距离后,详细推导了Gauss-Newton迭代定位算法.针对常规Gauss-Newton迭代定位算法不易于在DSP(DigitalSignalProcessor,数字信号处理器)中实现的缺点,介绍了三种定位算法:改变目标函数的Gauss-Newton迭代定位算法、相交圆弦线方法和最小二乘估计算法.仿真研究表明,在相同的观测误差和定位基站的情况下,改进的和常规的Gauss-Newton迭代算法的定位精度相当,而相交圆弦线方法和最小二乘估计方法的定位精度较低,但后两种方法计算量小,不涉及开方和迭代运算,从而更易在DSP中实现.8.期刊论文苏绍景.程晓畅.王跃科.杜金榜.SUShao-jing.CHENGXiao-chang.WANGYue-ke.DUJin-bang类GPS超声定位系统及其多基站距离估计算法研究-传感技术学报2007,20(2)针对常规超声波局部定位系统的缺陷,介绍了类GPS超声定位系统及其工作原理.建立了超声扩频测距时延估计模型,根据此模型提出了一种基于FFT的单基站距离估计快速算法.根据多基站接收信号的特点,在单基站距离估计算法的基础上,介绍了一种基于短时傅立叶变换(STFT)的多基站距离估计算法.实验研究表明,在获得发射信号载波频率先验知识的情况下,多基站距离估计算法运算量不大,并能精确得到距离估计值,从而为小车的精确定位奠定基础.9.学位论文魏娜基于GPS的监测定位系统算法研究与仿真2009随着现代经济的高速发展，城市机动车数量不断增多，如何解决交通问题成为人们关注的热点。因此为了有效地缓解交通问题给社会经济造成的损失，智能交通系统（ITS）逐渐发展起来，成为解决交通问题的必由之路。智能交通系统涉及到交通管理系统、公交营运系统、电子收费系统、应急管理系统、先进的车辆控制和安全系统等等。目前的智能交通系统是以车辆在道路网中的定位作为主要研究对象，基本上有四个模块组成：管理和控制中心模块、车辆模块、道路模块和通信模块。车辆模块作为智能交通系统的重要组成部分，其发展一直受到许多国家尤其是发达国家的关注，它是利用现在普遍流行的全球定位系统（GPS）对车辆所在位置进行地理定位，并与地理信息系统（GIS）相结合，配合城市电子地图及主要交通公路电子地图，为司机提供实时行车信息的车辆导航系统，这也就是我们通常所说的车辆定位导航系统，而本课题研究的内容就是基于GPS的监测定位系统算法研究。监测定位系统涉及的内容比较多，相关技术也较多。低成本、高精度是监测定位系统相关技术发展的决定因素，目前主要的发展方向是：提高GPS数据的精度、建立更优的地图匹配算法、发展组合导航技术、提高航迹推算系统中传感器的精度等。考虑到不提高系统成本且能提高系统的精度和可靠性，本课题对监测定位系统的坐标变换算法、地图匹配算法、路径规划算法进行了研究与仿真。因此，本论文分为五部分：首先简要阐明了课题研究的背景及意义，介绍了国内外发展现状及监测定位系统的组成结构；然后介绍了监测定位系统的理论研究基础，包括GPS的组成和特点，GPS伪距定位原理、定位精度和误差分析，并简明介绍了GIS系统、电子地图系统和GIS与GPS实用的集成方式等内容；接下来对监测定位系统中坐标转换算法进行研究，简要介绍了坐标转换的理论基础，提出了改进的高斯投影算法和基于仿射变换的平面坐标转地方坐标算法，并针对算法进