基于嵌入式的捷联/GPS组合系统的关键技术研究

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使用嵌入式技术是当今以计算机为核心技术的各种应用系统的发展趋势,因此设计嵌入式捷联惯性导航系统顺应了技术发展的潮流。同时,研究INS/GPS模式下的信息融合技术使系统得以发挥最大功效一直是导航界的热点,其中将计算智能(CI)的软计算方法融合合传统的随机类方法代表了当今信息融合处理技术的发展方向之一。本论文所做工作如下:   1.对原有捷联垂直参考基准进行计算机系统改型,在基于PCI04嵌入式计算机体系结构标准下研制了如下PCI04功能模块:   1)具有4串口双工通讯的智能通讯模块;   2)实现数据采集、实时监测和操控以及时统管理的智能多功能控制模块;   3)使用SysExpanModule/DETH双端口网卡并基于网络的MAC层对网卡进行了底层驱动编程使其可以按照通讯协议正常网络通讯。   4)基于多任务实时Vxworks操作系统对捷联系统的软件进行了总体设计,划分了软件功能模块以及相应的任务,并给出了基于PC104总线接口板的驱动设计,为今后的进一步任务编程奠定了基础。   2.对捷联姿态计算中的等效旋转矢量法作了较为细致的研究,以二子样算法为例给出详细的推导过程,为今后姿态的工程化计算提供了数学基础。   3.对惯导/GPS的组合模式进行了分析研究,对各种模式的优缺点进行比较深入的比较,最后给出了两种组合模式的具体数学模型,并在现有技术的基础上提出了INS/GPS组合的具体广程实现方法。   4.对计算智能技术(CI)中的软计算方法包括模糊逻辑、神经网络和模糊神经网络技术进行了较为深入的研究,并设计了模糊逻辑、神经网络和模糊神经网络分别与常规卡尔曼滤波融合的算法。   1)设计了两个模糊逻辑白适应控制器(FLAC)米控制卡尔曼滤波器,从而达刨不断调整滤波器使其一直执行最优估计的目的。   2)设计了将前向神经网络辅助卡尔曼滤波进行最优估计的信息融合新方法。   3)设计了五层的模糊神经网络,相当于简化的Takagi—Sugeno模糊推理系统,将之融合到卡尔曼滤波器,使滤波器在迭代过程中一直保持估计误差的协方差收敛。   5.最后从哲学的角度阐述计算智能方法论与传统计算方法的区别。
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