改进的航位推算辅助GPS组合导航定位开题报告

全文总字数：2190字

1. 研究目的与意义

随着科技的发展，基于位置的服务（LBS）在日常生活中的比重增大，人们对车辆、运输、道路、交通等领域的位置信息和导航定位的需求日益增加，促使了现代导航定位技术的发展。全球定位系统Global Positioning System(GPS)是其中应用最为广泛、实用性最高的一种定位方式，它可以提供实时、全天候和全球性的定位服务，并广泛涉及多种行业。虽然GPS定位技术已经发展较为成熟，但是GPS技术本身也拥有如系统不稳定、信号干扰等一系列不可忽视的局限性，此外GPS卫星信号易受树木、建筑物等环境因素影响，造成较低的定位精度。所以单纯的GPS定位系统难以满足应用需求，需要与其他导航方法联合运算，从而实现精确、快速的导航定位。组合导航定位技术是如今导航定位技术发展的主要趋势,并己在民用和军事领域得到广泛应用，航位推算法Dead Reckoning(DR)就是与GPS结合运用较为广泛的一种算法。DR航位推算法作为一种自包含传感器的定位技术，其优势在于可进行自主和连续性导航定位任务，它不依赖外界信号,具有完全自主的导航能力，且能在短时间内保持较高精度，其有效性不受外界的影响，可用于辅助GPS定位。但是DR导航系统仅能确定目标的相对位置，且其定位误差会随着时间而累积, 高精度的传感器成本较高也阻碍了惯性导航系统在民用导航技术中的推广。因此，本文旨在对航位推算算法进行改进，并与GPS定位数据融合，实现在城市峡谷等环境下较高的定位精度。

2. 国内外研究现状分析

目前,全球定位系统的应用范围越来越广,实用性也日益增加，能够提供实时、迅速、准确、全天候的定位信息和高精度的三维位置及速度信息。但是单一的导航系统都有各自优缺点,难以满足导航的可靠性和精度要求，于是在实际应用中往往是将两种或以上的导航方式组合起来使用,以便发挥各自的优势,获得理想的导航定位精度。组合导航定位系统技术如今已愈见成熟，目前使用最常见的组合方式有gps/dr、gps/mm、gps/ins、gps/dr/mm。

dr导航是一种常用的自主式导航定位方法，根据运动目标的运动方向和航向距离或测量速度、加速度等数据，从之前的已知位置来推算当前的位置,或预期将来可能的位置,从而得到一条关于运动目标的运动轨迹,以此引导目标物体的航行。dr导航系统最早应用于船舶上, 利用罗盘测量的方位信息和船只行使的速率计算其相对于起始时刻的位置。近十几年考虑到dr系统的特点能够为车辆提供高精度的行使速率和方向, dr系统在车辆导航中应用发展迅速。其短时间内精度较高、低成本、自主性和隐蔽性好等优点使dr系统发展迅速,能够实现应用上的普及，但其缺点是导航定位的误差会随时间而快速积累,不利于长时间工作,此外它所得到的导航定位信息是目标相对于某一起点的相对位置。

地图匹配方法，即map matching(mm)方式，与gps系统相结合成为gps/mm组合定位技术，这是一种基于软件的定位修正方法，其原理是将目标的定位轨迹同高精度电子地图的信息相比较，之后通过适当的匹配计算确定目标行进的方向和轨迹或可能的位置。其定位精度较高,但是覆盖范围有限且导航的自主性较差。

3. 研究的基本内容与计划

2017.1.13-2017.2.20查看文献，翻译外文文献，完成开题报告；

2017.2.20～3.31 进行数据采集，采集加速度计，gps等定位数据；

2017.4.1～4.14熟悉matlab等数据融合软件；

4. 研究创新点

本课题的创新之处如下：

为实现GPS数据与DR数据的同步，必须注意惯性数据与GPS接收机时间同步和惯性数据缓冲区满足惯性数据与GPS数据同步的条件。GPS/DR系统的微处理器运算速度慢，不能实现实时输出航位信息，造成GPS与DR出现滞后现象。考虑载体运动姿态，提高组合定位系统精度，开发组合定位程序，能够根据时间计算点位并绘制成定位的轨迹线。