GPS动态定位滤波新方法的研究和嵌入式系统在GPS车载终端上的应用

摘要

本文研究了GPS定位导航系统、集员估计理论和嵌入式系统应用，重点研究了未知但有界噪声系统框架下状态估计问题并应用到GPS定位滤波当中，另外设计了嵌入式GPS车载终端。论文的主要研究工作和成果包括以下几个主要方面的内容： 首先对GPS定位导航系统进行了全面细致的描述。介绍了GPS卫星导航与定位技术的发展和构成情况，定位导航原理，分析了造成定位误差的原因，同时给出了相关定位测量的数学模型。 其后研究了椭球集合描述下的线性系统状态定界估计，提出了一种利用椭球集合来描述系统状态的不确定性以及过程和测量噪声界的状态定界递推估计算法。该算法分别用最小容积和最小迹定界椭球来描述时间更新阶段以及最小半径定界椭球来描述测量更新阶段。通过与传统的集员状态估计和卡尔曼滤波的仿真性能比较结果说明了此算法的有效性。研究表明将此算法应用于GPS定位滤波当中能够得到满意的状态估计集合。 接着研究了非线性系统下状态定界估计，提出了扩展最优定界椭球状态估计算法。与扩展卡尔曼滤波相似之处在于对状态方程进行了线性化处理，不同之处在于这里并没有忽略线性化误差，而是将其作为有界噪声项。理论分析表明，在初始估计误差和噪声较小的情况下，本算法能保证状态估计误差是有界非发散的，同时该算法具有描述简单，计算量小，估计效果好的特点，应用于GPS定位滤波中显示了良好的定位效果。 最后，给出了基于嵌入式系统平台的GPS车载终端设计。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特点，目前已开始广泛应用于消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。文中重点研究了μC/OS—Ⅱ实时操作系统在ARM微处理器应用系统平台上的移植，同时给出了GPS车载终端中关键任务程序的编写原理和方法。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1 GPS定位导航系统概述

1.2 GPS定位技术的发展

1.3 GPS应用现状

1.4集员估计理论概述

1.5有界误差下参数集估计

1.6集员估计理论的应用和研究现状

1.7嵌入式系统简介

1.8嵌入式系统的现状和发展趋势

1.9论文的主要工作

第二章GPS定位导航系统

2.1 GPS定位导航系统概述

2.2 GPS卫星导航原理

2.3 GPS定位的误差源

2.4 GPS动态定位数学模型

2.5小节

第三章基于最优定界椭球的集员状态估计

3.1系统模型描述

3.2基于0BE算法的自适应集员状态估计

3.3仿真结果

3.4 GPS滤波实测

3.5小结

第四章扩展最优定界椭球状态估计

4.1集员估计理论下非线性系统状态估计

4.2系统状态估计误差有界性分析

4.3仿真实验

4.4 GPS滤波实测

4.5小结

第五章嵌入式系统在GPS车载终端上的应用

5.1嵌入式系统概述

5.2嵌入式微处理器

5.3嵌入式实时操作系统

5.4μC/OS-Ⅱ的内核结构

5.5μC/0S-Ⅱ在S3C44BOX上的移植

5.6基于S3C44BOX平台下的GPS车载终端硬件平台设计

5.6嵌入式GPS车载终端应用程序设计

5.7 小节

第六章结束语

6.1本文主要研究成果

6.2研究展望

参考文献

致谢

博士期间发表的学术论文清单

博士后期间发表的学术论文清单

个人简历

附件：博士后期间发表的论文

The Application of OBE to Neural Networks

有界噪声下外定界椭球自适应最小二乘算法