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车辆组合导航系统中的信息融合技术研究

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1 绪论

1.1研究背景及意义(Research Backgrounds and Significance)

1.2国内外研究现状(Research Status)

1.3 滤波技术的发展及其应用(Development and Application of Filter Technology)

1.4本文研究内容及结构安排(Contents and Paper Framework)

2导航定位系统的原理

2.1 GPS导航系统(GPS Navigation Positioning System)

2.2 航位推算技术(Dead Reckoning Technology)

2.3 GPS/DR组合导航系统中的坐标系( GPS/DR Integrated Navigation System of Coordinates)

2.4 组合导航的信息融合技术(Technique of Information Fusion in Integrated Navigation)

2.5 本章小结(The Summary)

3卡尔曼滤波技术在组合导航中的应用

3.1 概述(Summary)

3.2随机线性离散系统Kalman滤波(Stochastic Linear Discrete Systems Kalman Filter)

3.3随机非线性离散Kalman滤波(Stochastic Nonlinear Discrete Systems Kalman Filter)

3.4 BD/GPS/DR组合导航数据融合技术的研究(BD/GPS/DR Integrated Navigation Data Fusion Technology)

3.5 EKF 在车辆 GPS/DR 组合定位系统的应用( EKF in The Vehicle GPS/DR Integrated Positioning System)

3.6 本章小结(The Summary)

4 粒子滤波在组合导航系统中的应用

4.1 贝叶斯估计的基本原理( The Basic Principle of Bayesian Estimation)

4.2蒙特卡罗方法(Monte Carlo Method)

4.3 改进的 PF 算法在组合导航中的应用( The Improved PF Algorithm in Integrated Navigation)

4.4强追踪粒子滤波(Strong Track PF)

4.5本章小节(The Summary)

5滤波算法在组合导航系统中的仿真

5.1 DR-EKF滤波仿真分析(The DR-EKF Filter Simulation)

5.2 Kalman滤波仿真分析(The EKF Matlab Simulation Analysis)

5.3粒子滤波仿真分析(The PF Matlab Simulation Analysis)

5.4改进的粒子滤波仿真分析(Improved Particle Filter Simulation Analysis)

5.5 GPS/BD/DR 组合导航系统的 Matlab 仿真分析( Matlab Simulation of GPS/BD/DR Integrated Navigation System)

6总结与展望

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

车辆组合导航技术是车载联网的重要部分,在城市交通中发挥着不可替代的作用。随着GPS技术广泛应用在车辆导航上,给人们的出行带来了极大方便及安全。但由于GPS可靠性差、定位精度不高、受环境影响较大,往往在一些特殊情况下车辆无法准确的定位。而航位推算(DR)自主导航性比较强,短时间内的定位精度较高,于是人们开始寻找一种数据融合方法将两种导航系统组合在一起。信息融合技术是利用电子计算机将多个传感器采集到的数据融合在一起,并通过对每个数据的权值进行分析,通过决策和估计得到系统的最优状态。因此利用多传感器信息融合技术把GPS和DR组合起来形成组合导航系统是发展趋势。
  本论文首先介绍了车辆组合导航的发展及其应用,并对国内外的研究现状做了介绍。然后对GPS和DR定位原理和优缺点进行了分析。
  其次,研究了Kalman滤波在组合导航系统的应用,推导了离散线性和非线性系统Kalman滤波的公式。将北斗导航系统(BD)引入到组合导航中来,提出了GPS/BD/DR组合导航系统。对GPS/BD/DR组合导航的数据融合技术做了研究,推导了系统的状态方程和量测方程。对单独的DR系统和GPS/DR组合导航系统进行了滤波估计,并用Matlab进行了仿真。同时也对GPS/BD/DR组合导航系统进行了Matlab仿真。
  然后以Kalman滤波为基础,阐述了对非线性系统适用性更强的PF。由于PF存在粒子集退化的问题,阐述了重采样进行改进。针对粒子滤波存在的问题,阐述了UT变换理论和UPF滤波,并提出了一种新的基于强追踪滤波的STPF滤波。通过Matlab仿真得出了改进的粒子滤波在定位的精度和误差方面明显优于普通PF。

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