ARM微型化SINS/GNSS组合导航系统设计与实现
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更新于2024-08-12
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"基于ARM的小型化SINS/GNSS组合导航系统设计"
本文主要探讨了一种基于ARM处理器的小型化微型电子机械系统(MEMS)惯性导航系统(SINS)与全球导航卫星系统(GNSS)的组合导航系统设计方案。该系统通过集成低成本的MEMS传感器,实现了对运动载体的高精度定位、定向和姿态测量。
一、系统架构
该导航系统的核心是ARM微处理器,它负责处理来自MEMS陀螺仪和加速度计的模拟量输出。这些传感器的模拟信号经过模数转换器(AD)采样后,输入到ARM处理器中进行惯性导航解算。同时,系统还采用GNSS接收机,提供速度和位置信息,这些数据与惯性导航解算结果进行松组合,以修正导航系统的姿态角。
二、航向角修正
由于航向角的观测性较差,文章提出采用序贯卡尔曼滤波算法来优化航向角的估计。这种滤波方法能有效处理低精度传感器数据,提高导航精度。在实际的跑车实验中,这种修正方法证明了其有效性,俯仰角、横滚角误差控制在0.5°以内,航向角误差则小于0.9°。
三、关键技术
1. 组合导航:SINS与GNSS的组合,结合了惯性导航的连续性和 GNSS 的全球覆盖,提高了导航系统的稳定性和抗干扰能力。
2. MEMS技术:使用小型化的MEMS传感器,降低了系统的体积和成本,适合于小型移动平台的导航需求。
3. ARM处理器:作为核心计算单元,ARM处理器提供了足够的处理能力和低功耗特性,适合嵌入式应用。
4. 卡尔曼滤波:通过对航向角的序贯滤波处理,提高了导航系统的精度和稳定性。
四、应用领域
文中提到的组合导航系统解决方案,对于需要低精度IMU参与导航的场景,如无人驾驶车辆、无人机、物联网设备等,具有较高的实用价值。由于其小型化设计和较低的成本,该系统在民用和军用领域都有广阔的应用前景。
总结来说,这篇文章详细介绍了一种基于ARM处理器的SINS/GNSS组合导航系统的设计与实现,通过巧妙地集成MEMS传感器、GNSS接收机和先进的数据处理算法,提高了导航系统的性能和可靠性,尤其是在航向角修正方面表现突出。这一设计对于推动小型化、低成本的导航系统发展具有重要意义。
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