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KALMAN滤波在GPS导航定位中的应用.docx
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GPS 导航定位中 Kalman 算法的应用
摘要:GPS 是美国从本世纪 70 年代开始研制,经过 20 年,耗资 200 亿美元,在
1994 年全面建成,具有在海陆空进行全方位实时三维导航与定位能力的新一代
卫星导航与定位系统。GPS 技术包括很多优势,其中最吸引人的地方就是它的全
球性、全能性、全天侯性,不仅使得它能为用户随时随地提供定位信息,而且
使它可以广泛应用于全球各个军事部门和民用等诸多领域,但是因为 GPS 定位
包含多种误差源,这就使其定位精度受到了一定的影响。
本文以介绍全球定位系统为前提,首先简单的介绍 GPS,其次在利用 GPS 定位
测伪距和已知卫星坐标经过绝对位置解算的前提下,为了改善和提高定位算法
的精度,也为了 GPS 定位技术的应用更加广泛,从而提出 Kalman 滤波算法。
综上所述,本文的研究工作对导航定位系统中的传统滤波方法的改进有一定
的参考,并对 Kalman 滤波算法在改善 GPS 动态导航的动态性能和提高定位精度
方面的应用具有一定的实用价值。
关键词: GPS;伪距测量;卡尔曼滤波
Abstract
GPS is developed since 70 s of this century in the United States, after
20 years, at a cost of $20 billion, completed in 1994, has in carring
all-round real-time three-dimensional navigation and positioning
capability of a new generation of satellite navigation and positioning
technology including many advantages, one of the most attractive place
is its global, totipotency, 24 hours a day, not only make it for the user
to provide location information anytime and anywhere, and makes it can
be widely used in many fields such as military and civilian, but because
the GPS contains a variety of error sources, which makes its positioning
accuracy is influenced by a certain.
Based on global positioning system is introduced in thispaper, first
of all, a simple introduction to GPS, second is using GPS pseudorange
measurement and known satellite coordinates through the absolute
position under the premise of solving, in order to improve and improve
the accuracy of localization algorithm, but also to the application of
GPS technology is more extensive, and Kalman filter algorithm is put
forward.
To sum up, in this paper, the research work of navigation and
positioning system of traditional filtering method improvement has a
certain reference, and the Kalman filtering algorithm in improving the
dynamic performance and improve the positioning precision GPS navigation
application has a certain practical value.
Keywords:GPS; recursive least squares; kalman filter.
目录
摘要.................................. 错误!未定义书签。
Abstract .............................................. 2
1 绪论 ................................................
1
概述 ...................................................... 1
研究背景 .................................................. 1
本文研究思路与工作安排 .................................... 2
2 GPS 导航定位系统的基本原理 ..........................
3
GPS 导航系统的组成及误差组成 ............................... 3
GPS 导航定位原理 ........................................... 4
kalman 滤波理论 ............................................ 5
3 kalman 滤波算法的 matlab 验证仿真 ....................
6
.一步预测 .................................................. 6
算法设计及验证.......................................... 6
算法仿真及结果分析...................................... 8
多步预测 ................................................. 11
4 kalman 滤波算法的 c 语言算法程序 ....................
13
.一步预测 ................................................. 13
算法设计及验证......................................... 13
算法测试及验证......................................... 14
算法仿真及结果分析..................................... 15
多步预测 ................................................. 16
算法流程图及设计...................................... 16
算法仿真及结果分析.................................... 17
总结与展望...........................................
致 谢................................................
参考文献.............................................
19
19
23
GPS 计划始于 1973 年,已于 1994 年进入完全运行状态。利用该系统,用户
不仅可以在全球范围内实现全天候、连续、实时的三维导航定位和测速,还能
够进行高精度的时间传递和高精度的精密定位。 GPS 利用已知四颗卫星的空间
坐标位置,以及接收到的用户与卫星之间的伪距进行绝对位置解算。GPS 整个系
统由空间卫星星座、地面监控系统、用户接收设备组成。其中的空间部分由 21
颗卫星和 3 颗备用卫星组成。这样的空间分布使得在地球上任何地点、任何时
刻接收机都能至少观测到 4 颗卫星 。随着目前科学技术的发展, GPS 的应用
[1]
已经渗透在人们的日常生活中,可见怎样更好的利用 GPS 已成为当下我国科技
工作的一个刻不容缓的任务。
近些年随着目前科学技术的发展,GPS 导航定位的应用在我国得到了广泛的推
广并渗透在人们的日常生活中。但是由于 GPS 导航定位在精度上尚且存在提高
的空间,因此,怎样进一步的改善 GPS 导航定位的动态性能和精度,将成为当
下研究的一个重点。
研究背景
二十世纪以后,随着人类科学技术水平的提高和各种探险活动的频繁,人们
已不再满足于 GPS 的粗略定位,而是在精确定位、精确导航、建立高精度的全
国性的大地测量控制网、建立陆地海洋大地测量基准、监测地球板块运动状态
和地壳形变、测定航空航天摄影瞬间的相机位置等多方面对 GPS 都提出了更高
的要求。
GPS 定位系统是目前一套不仅稳定性好而且精度高的卫星定位系统,它除了能
给用户提供运动中的物体的速度信息还有提供空间位置坐标。GPS 采用的是测伪
距定位原理,在接收机观测到的空间卫星数目至少达到 4 颗时,利用导航的定
位算法实现绝对位置解算。
在日常生活中,由于惯性的存在,用户接收机位置无法突变,相邻时刻的位
置必然存在一定的联系。最小二乘算法虽能够实现 GPS 定位,但其却没有将相
邻的不同时刻的用户位置与之联系起来,这就使得最小二乘法存在着无法避免
的不足,定位精度有待提高。因此将最小二乘算法与卡尔曼滤波算法相比较,
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资源评论
- 大林子&一条路2023-08-06资源是宝藏资源,实用也是真的实用,感谢大佬分享~
- Star_communism2023-05-28简直是宝藏资源,实用价值很高,支持!
苦茶子12138
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