車載姿態(tài)測量裝置及數(shù)據(jù)處理算法研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟建設(shè)迅猛發(fā)展，作為我國經(jīng)濟發(fā)展支柱之一，公路建設(shè)也在不斷完善，大量公路尤其是高等級公路的建設(shè)，極大的促進社會進步，緩解我國交通運輸壓力。但是，由于公路的使用年限不斷增長，尤其是早期建設(shè)的高等公路，需要不斷地維修，這就需要在公路檢測方面花費越來越多的精力。公路路面自動化檢測設(shè)備研究已經(jīng)成為路面檢測的主要發(fā)展方向。
　　本課題圍繞公路路面自動化檢測系統(tǒng)研制這一主題，研究在不影響正常交通運輸?shù)臓顩r下，利用GPS與SINS（捷

2、聯(lián)式慣性導(dǎo)航）組合導(dǎo)航技術(shù)實現(xiàn)車載姿態(tài)測量裝置的測姿工作。
　　論文主要工作如下：
　　首先，在總結(jié)公路路面檢測系統(tǒng)在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，對車載姿態(tài)測量裝置進行總體設(shè)計，包含硬件整體結(jié)構(gòu)設(shè)計和軟件編程。硬件整體結(jié)構(gòu)包括：核心芯片最小系統(tǒng)外圍電路，加速度計、陀螺儀、GPS及光電旋轉(zhuǎn)編碼器信號采集電路。軟件編程包括：系統(tǒng)整體工作模式，加速度計數(shù)據(jù)采集模塊、陀螺儀數(shù)據(jù)采集模塊及GPS數(shù)據(jù)采集模塊，并且規(guī)定了GPS、陀螺儀及加速

3、度計與上位機數(shù)據(jù)通信協(xié)議。
　　其次，對靜態(tài)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)算法進行研究，包括解析式粗對準(zhǔn)、精對準(zhǔn)過程及卡爾曼濾波算法在精對準(zhǔn)中的應(yīng)用，通過實驗分析，驗證算法的正確性。
　　再次，在分析捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航信息解算基礎(chǔ)上，通過仿真實驗證明，由于慣性器件本身輸出誤差項影響，單獨使用慣性導(dǎo)航解算載體姿態(tài)角，達不到系統(tǒng)要求。
　　最后，將卡爾曼濾波算法應(yīng)用到GPS/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)中。利用GPS與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)輸出