基于MIMU与超声多普勒里程仪的陆用车辆组合导航系统研究

摘要

由于MENS技术的进步，MIMU产品精度逐步得到提高，并可以在众多领域中使用。同传统惯性仪器相比，MIMU在重量、大小和成本等方面有着显著的优势，因此在车辆组合导航系统中常采用它来实时的提供姿态、速度等信息。但是MIMU仍具有惯性产品的不足--误差会随时间而积累，而里程仪的测量误差则不会这样，可见它们两者之间具有互补性。
　　 里程仪能实时输出速度信息，不过传统里程仪易受外部因素影响，如车轮打滑、空转等，这是由于它测量的是相对速度的原因。多普勒里程仪能够测量载体对地的绝对速度，而不受上述情况影响。不过多普勒里程仪常用于船速测量，没有陆用成品。
　　 基于上述这种情况，本文根据船用多普勒里程仪组成及结构，设计了陆用多普勒里程仪。从发射部分、接收部分和数字信号处理部分三方面，制作并调试了系统的硬件，而且对里程仪的数字信号处理模块内发射、接收等相关程序进行了设计编写与调试。另外，里程仪速度测量的准确性很大程度上受测频的精度影响，为准确估计多普勒频移，比较分析了三种常用的测频方法过零检测器法、复相关法和锁相环跟踪法，最终确立频率测量方法，设计了里程仪测频算法流程及相关数据处理程序。
　　 结合里程仪和MIMU自身优势与局限性，为更好更有效的利用两者所提供信息，对比分析了传统松组合和单一子系统的缺陷，提出了一种紧组合车辆导航方案，并给出系统的硬件构成。为验证这一系统方案的有效性，文章最后对此进行了实验仿真，并以MTi为研究对象，进行了初始对准的仿真。
　　 研究结果表明，利用组合导航技术，进行有效的信息融合，能够在现有基础上，提高导航的精度，获取更理想的效果。