簡易GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的開題報(bào)告

簡易GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的開題報(bào)告一、選題的背景和意義現(xiàn)在，導(dǎo)航系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，例如汽車導(dǎo)航、航空、航海、探險(xiǎn)等等。其中，組合導(dǎo)航系統(tǒng)是一種將GPS導(dǎo)航系統(tǒng)和慣性導(dǎo)航系統(tǒng)集成在一起的導(dǎo)航系統(tǒng)。由于GPS本身有局限性，例如在建筑物和天氣影響下會(huì)造成信號遮擋、干擾等等，因此將GPS和慣性導(dǎo)航進(jìn)行組合使用可以充分利用各自的優(yōu)點(diǎn)，提高導(dǎo)航系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。本文擬開發(fā)的簡易GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)主要用來展示GPS和慣性導(dǎo)航兩個(gè)系統(tǒng)如何進(jìn)行組合使用，實(shí)現(xiàn)更為準(zhǔn)確、可靠的導(dǎo)航。開發(fā)簡易GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的目的是為了滿足人們在日常生活中的導(dǎo)航需求，例如駕車導(dǎo)航等。同時(shí)，研究組合導(dǎo)航系統(tǒng)的原理和算法有助于深入理解導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，并且可以為未來更為復(fù)雜的導(dǎo)航系統(tǒng)的開發(fā)提供一定的基礎(chǔ)。二、研究內(nèi)容1.GPS系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)：介紹GPS系統(tǒng)的工作原理，從硬件和軟件兩方面來分析GPS系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理。2.慣性導(dǎo)航系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)：介紹慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的工作原理，包括加速度計(jì)和陀螺儀兩個(gè)組成部分的詳細(xì)解析。3.GPSSINS組合導(dǎo)航原理與算法：詳細(xì)介紹GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理，包括誤差建模、Kalman濾波、對地平面的姿態(tài)解算等等。4.系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)：基于Arduino平臺(tái)對組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并編寫相應(yīng)的程序。5.實(shí)驗(yàn)室測試與數(shù)據(jù)分析：對組合導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室測試，并對測試結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和評估。三、預(yù)期成果本研究的最終成果是開發(fā)出一個(gè)簡易的GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)以下功能：1.利用GPS模塊獲取衛(wèi)星信號，并將其實(shí)時(shí)解算，得到當(dāng)前的位置信息。2.利用加速度計(jì)和陀螺儀獲取姿態(tài)和加速度數(shù)據(jù)，并通過卡爾曼濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，得到更為準(zhǔn)確的定位結(jié)果。3.利用組合導(dǎo)航算法對GPS和慣性導(dǎo)航的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)對導(dǎo)航系統(tǒng)的持續(xù)跟蹤與糾正。4.通過界面設(shè)計(jì)，將導(dǎo)航結(jié)果以可視化的形式展示給用戶，展示該導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航精度和可靠性。四、研究進(jìn)度安排第一階段（已完成）：1.網(wǎng)絡(luò)搜索和文獻(xiàn)閱讀，并對GPSSINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的基本原理和算法進(jìn)行了了解。2.找到了本研究中所需要的GPS模塊和慣性測量單元（IMU），并進(jìn)行了硬件的組裝。3.對ArduinoUno開發(fā)板進(jìn)行了基本了解，并學(xué)習(xí)了其對I/O接口和模塊的控制方式。第二階段（進(jìn)行中）：1.利用GPS模塊和IMU采集硬件實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，并初步嘗試了組合導(dǎo)航算法。2.開發(fā)系統(tǒng)的軟件功能，完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示等任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)基本功能。第三階段：1.進(jìn)一步完善系統(tǒng)功能和算法，優(yōu)化導(dǎo)航結(jié)果的精度和