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基于组合导航的汽车姿态数据采集系统设计
资料介绍
本文设计了一套基于组合导航的汽车姿态数据采集系统。系统以车辆为研究目标，测量车辆的姿态角信息和定位信息。系统采集汽车的三轴地磁数据、加速度数据、角速率数据、经纬度数据、高度数据及速度数据，在单片机STM32F107V的控制下，采用内嵌TCP/IP协议的芯片SIM5360作为无线通信模块，借用GPRS网络无线传输至PC机。在PC机上，通过粒子滤波算法对三轴加速度数据和三轴角速度数据滤波，然后对三轴加速度数据、三轴角速度数据和三轴地磁数据采用条件式姿态解算算法解算得到汽车姿态角。仅根据车辆的姿态角是不能对驾驶员综合驾驶行为做出分析的，需要结合地理地貌信息，所以采用捷联惯导和GPS组合实现定位功能。主要工作和研究成果包括:
(1)以避免交通事故为目的，避开前人以特定不良驾驶行为为研究对象的惯性思维，以车为研究对象，通过对车辆的信息研究分析来预测交通安全隐患，以此设计出一套基于组合导航的汽车姿态数据采集系统。
(2)采用了一种基于粒子滤波的条件式姿态解算算法，使得获取的姿态角精度提高。并通过仿真分析证明了算法的有效性。
(3)单一的汽车姿态不能判断汽车是否安全行驶，道路拓扑结构也是影响因素之一，本文给系统增加定位功能以排除这一影响。系统对姿态数据的采集实质上是捷联导航定位的一个基础功能，所以借此采用GPS和捷联惯导组合来对系统实现更好的定位。文中用Kalman滤波、噪声有限记忆在线计算自适应Kalman滤波、联邦Kalman滤波及非线性扩展Kalman滤波等四种算法分别对捷联惯导信息和采集的GPS信息进行融合，通过仿真分析，最后选取了融合效果最好的非线性扩展Kalman滤波构建的组合导航系统。
(4)通过实验验证了系统的可用性。
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