基于惯导/地磁的地铁列车定位系统研究

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1 绪论

1.1 课题背景和研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 列车定位技术研究现状

1.2.2 惯性、地磁导航的发展及其在列车定位中的应用

1.3论文主要研究内容及章节安排

2 捷联惯性导航与地磁测姿原理概述

2.1 导航定位常用坐标系

2.2 捷联惯性导航原理

2.2.1 捷联惯导系统的导航解算

2.2.2 捷联惯导的初始对准、标定和补偿

2.3 地磁测姿原理

2.3.1 地磁场矢量

2.3.2 传感器的安装及姿态解算

2.4 地磁测量误差及补偿方法

2.4.1 磁传感器的误差来源与建模

2.4.2 椭球拟合补偿法

2.5 本章小结

3 轨道约束条件下地铁列车定位方法

3.1 惯导/地磁的组合定姿

3.1.1 松组合方法

3.1.2 互补滤波

3.1.3 姿态解算实验

3.2 基于姿态矩阵的地铁定位方法

3.2.1 系统运动学模型

3.2.2 离散卡尔曼滤波器系统模型

3.3 地铁轨道信息的约束

3.3.1 轨道地图特征

3.3.2 加入轨道地图特征的系统状态方程

3.3.3 轨道地图特征对状态向量的约束

3.3.4 带约束条件的卡尔曼滤波方程的推导

3.3.5 仿真结果

3.4 本章小结

4 地铁列车定位系统开发平台搭建

4.1 系统控制解算模块

4.1.1 主控芯片 LPC4330

4.1.2 TinyM4开发板

4.1.3 LED 及 KEY 电路

4.2 传感器模块

4.3 数据通讯模块

4.3.1 RS-232 转 UART

4.3.2 UART 转 USB

4.4 本章小结

5 系统软件设计

5.1 软件开发环境

5.2 系统软件总体设计

5.3 模块底层驱动程序设计

5.3.1 定时器模块程序设计

5.3.2 LED 模块程序设计

5.4 串口通信模块设计

5.4.1 串口的初始化

5.4.2 传感器模块与控制解算计算机的通信

5.5 列车定位算法程序设计

5.6 本章小结

6 系统测试与实验验证

6.1 系统软件测试

6.1.1 串口模块测试

6.1.2 定位解算耗时测定

6.1.3 磁传感器干扰补偿测试

6.2 系统定位功能测试

6.3 本章小结

7 总结与展望

致 谢

参考文献

附录