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研究生:林世賢
研究生(外文):Lin, Shih-Hsien
論文名稱:應用分散式卡耳曼濾波於INS/KGPS動態定位之研究
論文名稱(外文):The Use of Decentralized Kalman filtering in INS/KGPS
指導教授:楊名楊名引用關係
指導教授(外文):Yang Ming
學位類別:碩士
校院名稱:國立成功大學
系所名稱:測量工程學系
學門:工程學門
學類:測量工程學類
論文出版年:1998
畢業學年度:86
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:慣性導航與衛星定位系統
外文關鍵詞:INS/KGPS
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INS/GPS動態定位系統於近幾年來已有相當顯著的發展,這類的結合
主要是以GPS高精度的資料來輔助INS,抑制INS儀器系統誤差的累積,並
藉INS高密度的資料來彌補GPS資料的不足,達到一具有提供完整導航資
訊(位置、速度、姿態角)、精度高且資料密度高的動態定位系統。

本文利用分散式卡耳曼濾波架構的方法來結合INS與KGPS,且設計一僅具
有15個誤差狀態(位置誤差、速度誤差、姿態角誤差、加速儀誤差、陀螺
儀誤差)的誤差模式,來模擬INS動態系統的誤差行為;並以寬巷法求解
KGPS動態位置用來提供精確的修正訊息,然後經由卡耳曼濾波計算預估出
誤差狀態參數。 實驗中
藉由Ohio州立大學製圖中心所提供搭配於航測飛機上的INS/GPS原始數據
來作驗證;GPS位置解每秒鐘更新一次的實驗結果顯示,INS/KGPS系統預
估位置與KGPS位置解差異保持在10公分內,證實本研究所設計之模式能有
效地減緩INS系統誤差累積; 於中斷GPS觀測量測試階段,20秒內INS單獨
定位僅與KGPS解相差10公分,對高動態的載具而言,這樣的結果已可用來
彌補GPS資料密度的不足及無法觀測時段;故本研究中所設計之簡易模式
確實能有效地抑制INS誤差累積,且能提供完整的導航參數。
INS/GPS integrated positioning system has been studied
intensively in therecent years. The integrated system uses the
precise GPS data to reduce systemerror accmulation of the INS
system, and compensates the shortage of GPS datawith the high
data rate of INS. The combined system is a positioning
systemwhich offers the complete navigation information(position,
velocity, attitude)with high sampling rate.

In this study, the decentralized Kalman filter structure
approach isadopted to integrate INS and GPS. An error state
model of 15 error states ( 3position errors,3 velocity errors, 3
attitude errors, 3 accelerometer biases,3gyro drifts ) was used
to model the errors of INS system. The kinematicposition
solution of Kinematic GPS( KGPS ) is obtained using the
widelaningmethod.An integrated Kalman filter was then applied to
estimates error states. An experiment was conducted using
INS/GPS raw data collected on anairplane, provided by the
Center for Mapping at the Ohio State University.GPS position
solution is obtained every second. THe results show that
thedesign of the error model can reduce the error
accumulation effectively.During the intentional gaps of GPS
observations,the difference of INS positionand KGPS solution
only reaches 10 cm within 20 seconds. For a highly
dynamicaircraft, this performance can compensate the shortage of
GPS data and make upthe periods failing to provide position
information by only GPS. In conclusion, the
design of the simple error model used in this study
canefectively suppress the INS error accumulation as well as
provide highlyaccurate navigation information.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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