文档介绍：南京航空航天大学
硕士学位论文
嵌入式气压高度表辅助GPS定位装置的设计和实现
姓名:竺明超
申请学位级别:硕士
专业:交通信息工程及控制
指导教师:黄圣国
20090101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
随着 GPS 技术在包括道路测控、汽车导航、交通管理、石油勘探、海上作业和紧急救援等军
事和民用的众多领域中的越来越广泛的应用和发展,GPS 系统对生产、生活的影响也愈加深远。
另一方面,在 GPS 接收机数据更新间隙、在 GPS 天线遮挡的期间以及整个系统系统受到干扰的
过程中,单独依靠 GPS 无法提供连续、实时的定位信息,促使了 GPS 与各种传感器的组合。气
压高度表辅助 GPS 定位系统就提供了一种较好的解决方案。
本文针对气压高度表辅助 GPS 定位系统的设计理论及工程应用进行了深入研究。采用高精度
气压高度计、低成本 GPS-OEM 板、ARM 处理器和液晶显示屏设计了一种嵌入式气压高度表辅
助 GPS 定位系统,并从硬件、软件上实现了该组合定位系统。针对气压高度表的初始精度不能
满足组合系统精度要求的问题,本文分析了气压高度表的原理性误差,并通过曲线拟合的方法对
气压高度表的输出特性进行了补偿和校正,提高了气压高度表的输出精度。
同时,本文提出了一种气压高度表辅助 GPS 定位系统算法,绘制了该算法流程图,并实现了
该算法和 GPS 接收、定位程序,设计了人机交互界面,给出了程序流程图。其次,对本课题所
设计的气压高度表辅助 GPS 定位系统的实验数据进行了分析,结果表明组合后的系统定位误差
在 20~30m 之间,能基本满足一般定位的精度需求,而且精度还有进一步提高的空间。文中还
提出提高系统性能的改进方案。
关键词:全球定位系统,数字式气压高度表,组合定位,误差补偿,嵌入式 Linux 系统
I
嵌入式气压高度表辅助 GPS 定位装置的设计和实现
Abstract
The first and foremost problem for navigation is to position real-timely and exactly. Though Global
Positioning System (GPS) is widely used at present, it is restrained due to its intrinsic errors. For
instance when a vehicle (helicopter) is running in an urban canyon environment (a place where high
buildings are on its both sides) or in a jam-paced place (mountainous area), things get more awful. In
these situations, high buildings, high mountains and dense forest block GPS signals and there are not
enough satellites signals in estimating the positions of the user. These factors will induce the decline of
the position precision, which means the positioning precision cannot meet the requirement of the
continuous and real time navigation.
With a barometric altimeter as an assist device, the solution of position and clock bias during
positioning failure can be obtained using a direct method described in this dissertation. This method uses
barometric altitude to build an additional equation for position and clock putation. Our direct
method could be used to initialize Kalman filter in altitude-hold mode or be used repeate