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-车载GPS／DR组合导航及地图匹配修正技术研究
周瑞华;高意峰
【期刊名称】《现代计算机：上半月版》
【年(卷),期】2018(000)002
【摘要】常见的车载GPS导航定位技术由于市区内建筑遮挡等情况会导致一定时间内无法定位。
故对GPS／DR组合导航技术加以研究，给出对应系统模型及算法，并采用地图匹配修正技术后，使得定位精度持续稳定，并可进一步作为自动驾驶系统构件。
研究表明，该方案效果显著，工程上可行。
【总页数】4页(P8-11)
【作者】周瑞华;高意峰
【作者单位】深圳市凯立德科技股份有限公司深圳518040;深圳市凯立德科技股
份有限公司深圳518040
【正文语种】中文
【中图分类】U463.6
【相关文献】
1.基于位置点匹配的GPS/DR组合导航系统地图匹配算法 [J], 赵凯;杨育红;曲保
章
2.基于SINS/DR组合导航和地图匹配技术的地铁定位方法研究 [J], 徐琛;陈光武;
樊泽园;刘射德
3.车载GPS/DR组合导航及地图匹配修正技术研究 [J], 周瑞华;高意峰
4.车载GPS/DR/电子地图组合定位导航研究 [J], 宫雨生;徐爱功
5.车载GPS/DR/地图匹配组合导航系统的自适应联合卡尔曼滤波模型 [J], 房建成;申功勋;万德钧
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第1 章绪论1.1 导航的基本概念导航是引导运载体到达预定目的地的过程。
导航分两类：(1)自主式导航，用飞行器或船舶上的设备导航，有惯性导航、多普勒导航和天文导航等；(2)非自主式导航，用于飞行器、船舶、汽车等交通设备与有关的地面或空中设备相配合导航，有无线电导航、卫星导航。
在军事上，导航还要配合完成武器投射、侦察、巡逻、反潜和援救等任务。
高效、高精度的导航系统更是我国这种发展中国家赶超发达国家的战略性资源和倍能器。
在军用方面，随着新时期军事战略方针的转变及高新技术武器装备的发展，导航定位定向系统已经成为我军现代化建设中一项不可缺少的重要军事技术装备，其重要性表现在：它是信息战必不可少的基础设备，是建立战场统一坐标的前提，是快速、准确火力部署的保障，同时又是实现武器精确打击能力的必要条件。
所以，导航定位定向系统对迅速提高我军的综合作战能力，加快数字化部队建设至关重要；在民用方面，国外的导航定位定向系统己在大地测量、定向钻并、隧道掘进、地面车辆导航、飞机进场着陆、航天航空遥感、机载重力测量、公路监测、地下油气管道监测、矿井监测、激光断面监测等方面得到广泛地的应用，并取得了巨大的经济效益。
在日常生活中我们经常接触到的导航是车载导航，车载导航属于非自主式导航，车载导航是利用车载GPS（全球定位系统）配合电子地图来进行的，汽车GPS导航系统由两部分组成：一部分由安装在汽车上的GPS接收机和显示设备组成；另一部分由计算机控制中心组成，两部分通过定位卫星进行联系。
1.2 惯性导航(INS)概述通常说的惯性技术，是惯性器件、惯性测量、惯性导航、惯性制导和惯性稳定等技术的统称。
惯性技术既是一门学科，也是一门工程技术，在陆、海、空、天各个领域有着广泛应用。
惯性器件（陀螺仪和加速度计）、惯性仪表、惯性导航系统都是以牛顿力学定律为基础的。
惯性导航系统通过加速度计实时测量载体运动的加速度，经积分运算得到载体的实时速度和位置信息。
基于组合导航系统的数值积分粒子滤波算法摘要本研究工作中，我们研究数值积分粒子滤波器（CPF）算法来计算GPS / INS组合导航系统的估值。
GPS/ INS组合导航系统的误差模型是非线性的。
CPF算法是建立在数值积分卡尔曼滤波器（CKF）和粒子滤波器（PF）之上的，并且具有两者的优点。
因此CPF可以为高维非线性滤波器问题提供一个系统的解决方案。
CPF通过模拟的方式来展现。
模拟结果表明，当与次优技术例如数值积分卡尔曼滤波器（CKF）比较时，这种方法具有优越的性能，因为在这种情况下CKF有大的初始偏差。
模拟的结果表明，该改进的CPF的表现超越了传统的非线性滤器。
该研究为工程设计和改进提供了支持。
关键字：数值积分规则数值积分卡尔曼滤波（CKF）数值积分粒子滤波器（CPF）组合导航1、引言滤波器在实际系统起着非常重要的作用。
在现实世界中，几乎所有的系统都具有非线性特性。
只有深刻领会非线性系统的本质，合理建立系统模型和非线性网络滤波方法才能有效地帮助分析和解决各种在工程实践中遇到的问题。
卡尔曼滤波器（KF）是用于估算线性系统[1]的最优滤波器。
该GPS / INS导航系统通常采用卡尔曼滤波器来估计所述系统的状态[2，3]。
卡尔曼滤波器的简单计算，递归结构和数学严谨的推导，使其适用和吸引大量实际应用的使用。
然而，许多现实世界的系统都是非线性的。
扩展卡尔曼滤波器（EKF）的开发来帮助这些非线性系统。
但是扩展卡尔曼滤波器是一种次优的非线性滤波器，由于当是线性系统[4，5]时截断了高阶项。
EKF的计算时间类似于卡尔曼滤波器[6]的。
数值积分卡尔曼滤波器（CKF）是没有非线性模型[7]的直链化非线性滤波连接的方法。
在CKF算法是公正和最小方差，这比GPS / INS 动态系统[8] EKF方法更好。
在CKF中被建议使用贬低线性偏置的非线性测量方程[9]。
物理系统往往受到意想不到的偏差或失误[10]。
其结果是，有一个方法，来维持一个精确的和可靠的解决方案[11]是重要的。
惯导模块SKM
车载导航模块目前已经在车辆定位导航领域展现了自身的价值，尤其是智能交通领域的应用受到了工程师们的重视。
随着用户对车辆定位信息、位置导航需求的增大，对车载定位模块的定位精度也提出了新的需求，而惯导模块也给交通行业带来了革新。
本篇SKYLAB君将为大家简单介绍惯导模块SKM-4DX给车载导航带来了哪些革新。
车载组合导航模块SKM-4DX
车载组合导航模块SKM-4DX：
SKM-4DX是一款高性能的面向车载导航领域的车载组合导航模块，采用GNSS/INS组合导航定位技术。
凭借高精度六轴惯性器件，和成熟的惯导算法，无需里程计或速度信号接入，且无严格安装要求，即使在隧道、车库等环境下也能为车辆提供高精度定位。
SKM-4DX外形尺寸紧凑，采用SMD焊盘，支持标准取放及回流焊接。
具有高灵敏度、低功耗、抗干扰、高性能等特点。
车辆高精度导航：GPS卫星导航在树木遮挡、高楼林立、高架下以及隧道和地下停车场等弱信号环境无法提供准确的定位信息，位置会出现小量漂移，而同时支持GNSS/INS组合导航定位的高性能车载组合惯导模块SKM-4DX满足日益增长的车载导航对弱信号环境的高精度定位需求。
公交车智能交通：城市交通中，必不可少的城市范围内定线运营的公共汽车及轨道交通等交通方式，它在很大程度上方便了市民的交通。
在过去，我们只能提前在指定站牌等候公交车，但是在公交车接入车载惯性导航模块SKM-4DX，实现高精度定位导航的现在，我们仅需要在智能手机中安装任意。
SPAN-CPT一体式组合导航定位系统SPAN-CPT是一款集成GPS+INS的紧耦合组合导航定位系统，内部封装了NovAtel的高端OEMV GNSS系列板卡。
系统定位精度可以根据用户不同的应用和定位模式进行选择，其中包括SBAS, L-band (Omnistar和CDGPS) and RTK。
其IMU中的光纤陀螺(FOG) 和微机械系统(MEMS)的加速度计等部件都是由KVH公司提供的最高性价比的产品。
光纤陀螺相对于其他陀螺技术可以提供更长的使用寿命和更稳定的性能。
所有的这些器件都封装在一个坚固的封装里，便于安装和系统集成。
产品特性1、100Hz的数据更新率2.可与里程计接口3.GNSS/IMU一体封装4.光纤陀螺和MEMS加速度计5.支持SBAS, L-band and RTK产品优势1.GNSS+INS紧耦合采用SPAN的技术将GNSS/INS进行紧耦合处理2.对中国用户没有出口限制SPAN-CPT可以自由销售给中国用户使用，不存在出口限制，是为数不多的不受出口限制的高端惯性导航产品。
性能指标GNSS信号中断后的精度衰减表文案编辑词条B 添加义项?文案，原指放书的桌子，后来指在桌子上写字的人。
现在指的是公司或企业中从事文字工作的职位，就是以文字来表现已经制定的创意策略。
文案它不同于设计师用画面或其他手段的表现手法，它是一个与广告创意先后相继的表现的过程、发展的过程、深化的过程，多存在于广告公司，企业宣传，新闻策划等。
基本信息中文名称文案外文名称Copy目录1发展历程2主要工作3分类构成4基本要求5工作范围6文案写法7实际应用折叠编辑本段发展历程汉字"文案"(wén àn)是指古代官衙中掌管档案、负责起草文书的幕友,亦指官署中的公文、书信等;在现代，文案的称呼主要用在商业领域，其意义与中国古代所说的文案是有区别的。
在中国古代，文案亦作" 文按"。
车载组合导航系统 ( Car Integrated Navigation System)
GI-100 用户手册 V1.6
上海航姿测控科技有限公司 2016年12月15日 1系统介绍 ..................................................................................................... 1 1.1产品概述 ................................................................................................ 1 1.2产品特点 ................................................................................................ 1 1.3产品优点 ................................................................................................ 1 1.4产品应用 ................................................................................................ 2 2 设计原理 .................................................................................................... 2 3电器特性 ..................................................................................................... 4 3.1极大值参数.............................................................................................. 4 3.2电器特性 ................................................................................................ 4 4性能指标 ..................................................................................................... 5 5机械尺寸与引脚定义 ........................................................................................ 6 5.1机械尺寸 ................................................................................................ 6 5.2引脚定义 ................................................................................................ 7 6 推荐电路 .................................................................................................... 8 6.1推荐PCB封装 .......................................................................................... 8 6.2推荐参考电路 ........................................................................................... 8 7坐标系和安装方位 .......................................................................................... 9 7.1坐标系 ................................................................................................... 9 7.2 安装方位 ............................................................................................... 9 8使用说明 ................................................................................................... 10 8.1传感标定 .............................................................................................. 10 8.2通信接口 .............................................................................................. 10 8.3通信频率 .............................................................................................. 10 8.4 通信协议 ............................................................................................. 10 8.5 控制命令 ............................................................................................. 11 9注意事项 ................................................................................................... 12 10固件升级 ................................................................................................. 13 10.1 winxp系统 ....................................................................... 错误!未定义书签。 10.2 win7系统 ........................................................................ 错误!未定义书签。 附录： ........................................................................................................ 15 1 GPGGA................................................................................................... 15 2 GPRMC .................................................................................................. 16 3 GPATT .................................................................................................... 17 1系统介绍
1.1产品概述 GI-100是一款高性能的面向车载导航领域的车载组合导航系统，系统包含高性能的同时支持北斗和GPS的卫星接收机芯片、三轴陀螺仪、三轴加速度等；通过在线的自适应组合导航算法，GI-100提供实时高精度的车辆定位、测速和测姿信息，在GNSS系统的信号精度降低甚至丢失卫星信号时，不借助里程计信息，GI-100利用纯惯性导航技术，也可在较长时间内单独对汽车载体进行高精度定位、测速和测姿。
图1. GI-100 1.2产品特点
元件选型：高性能三轴陀螺仪和三轴加速度计； 误差补偿：完成正交误差/温度漂移等误差补偿； 唯一防盗：每个产品标定参数均不一致防盗版； 物理尺寸：紧凑模块化设计可节省用户产品空间； 通信协议：即插即用的标准通信协议NEMA0183； 工程安装：无安装角度要求方便用户车载安装； 亚米级：支持RTCM2.3协议/复杂环境亚米级导航；
1.3产品优点 陀螺漂移：消除陀螺漂移获高精度姿态航向信息； 加速噪声：消除震动加速度获高精度速度信息； 零速修正：零速修正算法可防止导航数据漂移； 软件算法：基于自适应的扩展卡尔曼滤波算法； 智能识别：识别并隔离有较大误差的GNSS数据； 摆脱里程计：利用纯惯性导航实现高精度定位； 导航技术：组合导航和纯惯导航技术自主切换；
