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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 應用力學研究所
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/29040
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor王立昇
dc.contributor.authorChih-Hau Chenen
dc.contributor.author陳志豪zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-13T00:36:27Z-
dc.date.available2016-08-10
dc.date.copyright2011-08-10
dc.date.issued2011
dc.date.submitted2011-08-04
dc.identifier.citation參考文獻
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[13] Google earth ®
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/29040-
dc.description.abstract在導航系統中,全球定位系統之應用漸趨廣泛普及。然而GPS於城市使用常受限於衛星訊號品質,當環境高樓遮蔽,造成衛星訊號不佳,使得最低需求無法滿足,可能導致GPS接收機無法提供即時準確之導航資訊,為解決此問題,我們藉由慣性感測器的自主導航特性,發展GPS/INS整合系統,彌補GPS訊號中斷之空窗期。
  由於慣性感測器存在一偏置值,使得其定位誤差愈來愈大,我們利用延伸型卡爾曼濾波器於GPS訊號未中斷時估測慣性感測器的偏置值,在GPS訊號中斷時則使用校正後的INS進行定位,使整合系統可以克服個別系統單獨操作的缺點並提供更佳的導航資訊。
  本文利用載具在平面上運動的方程式建立二維GPS/INS整合式導航系統,藉由模擬設計動態實驗,證實整合系統確能掌握偏置值及提高定位的精度。為檢驗我們所發展系統之適用性,本文整合GPS接收機、慣性感測器及電子羅盤,進行單接收機路測實驗,且依據路測環境曲率的變化,發展出可自我調變狀態雜訊協變異矩陣的適應性卡爾曼濾波器,提高系統定位的效能。經由實驗數據驗證,即使在短時間無GPS訊號的情況下,我們所發展的整合導航系統確實可達成定位推估之有效性及可靠性的目標。
zh_TW
dc.description.abstractThe Global Positioning System (GPS) has become widely used in navigation systems. However, using GPS in the city is often limited by satellite signal quality. GPS receiver cannot provide precise and real-time positioning information when its signal is blocked. To deal with this problem, another independent navigation system INS (Inertial Navigation System) can be adopted and the GPS/INS integrated system may be developed to provide the positioning information during the GPS signal outage.
Although INS is autonomous, the errors of using INS will increase with respect to time due to the drift problem in the integration procedure. By using the extend Kalman filter, the drifts of INS may be corrected by GPS signal. Alternatively when the GPS is outage, the INS can still provide positioning information. The integration system can not only solve the sensor’s problem but also enhance the performance of the navigation system significantly.
In this thesis, the 2-D GPS/INS integrated system is developed for vehicles moving on the plane. The GPS/INS integrated navigation system design is first evaluated by dynamic simulation to confirm that the integration system can really grasp the bias error and improve positioning accuracy. In order to test the applicability, we proceed to the road test by integrating a GPS receiver, inertial sensors and an electronic compass. Moreover, the state noise covariance matrix in the Kalman filter is changed according to the curvature of the road to improve the performance. Such adaptive scheme enhance the performance of the algorithm is verified by the experimental results.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-13T00:36:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2011
en
dc.description.tableofcontents目錄
誌謝…………………………………………………………………....i
摘要…………………………………………………………... ... ii
Abstract …………………………………………………...…. . iii
目錄…………………………………………………………. .…... iv
圖表目錄 ……………………………………………………………….vi
第一章 緒論…………………………………………………….….1
1.1論文簡介與文獻回顧……………………………………….………1
1.2論文架構………………………………………………………….…2
第二章 全球定位系統GPS…………………………………….…….3
2.1全球定位系統架構…………………………………………….……3
2.1.1系統概況………………………………………………….……3
2.1.2導航訊息誤差來源…………………………………………….4
2.2 全球衛星定系統定位演算法………………………………………6
2.2.1虛擬距離觀測量…………………………………….…………6
2.2.2最小平方演算法…………………………………….…………9
第三章 慣性導航系統INS及載具二維運動狀態方程式之建立…10
3.1 座標系統與轉換………………………………………………..10
3.1.1 座標系統………………………………………..10
3.1.2 旋轉矩陣……………………………………………………..14
3.2 慣性導航系統架構………………………………………………..15
3.2.1 慣性導航系統簡介……………………………………..……15
3.2.2 慣性感測器簡介………………………………………..……16
3.3 載具二維運動數學模型建立……………………………………..19
3.3.1 軌道動態方程式……………………………………………..19
3.3.2 姿態動態方程式……………………………………………..21
3.3.3 載具二維數學模型…………………………………………..23
第四章 GPS/INS導航整合系統……………………………………25
4.1 GPS/INS整合系統………………………………………………..25
4.1.1 卡爾曼濾波器簡介 …………………………………………25
4.1.2 延伸型卡爾曼濾波器 ………………………………………28
4.1.3 適應型卡爾曼濾波器 ………………………………………30
4.1.4 卡爾曼濾波器整合方式分類 ………………………………31
4.2 二維GPS/INS導航式整合系統…………………………………..32
第五章 模擬及實驗結果……………………………………………34
5.1 GPS/INS模擬資料結果…………………………………..34
5.2 路測實驗……………………………………………………...37
5.2.1硬體設備 ………………………………………………….38
5.2.2實驗(一)操場推車實驗……………………………………….40
5.2.3實驗(二)高架橋路測實驗…………………………………….46
5.2.4實驗(三)隧道路測實驗……………………………………….52
5.2.5實驗(四)長距離東北角路測實驗…………………………….57
5.3 適應性卡爾曼濾波器實驗結果………………………………...63
第六章 結論與未來工作…………………………………………70
6.1 結論……………………………………………………………...70
6.2 未來工作………………………………………………………...70
參考文獻………………………………………. .…………………71
dc.language.isozh-TW
dc.subject導航系統整合zh_TW
dc.subjectGPS/INS Integrateden
dc.titleGPS/INS系統整合與實驗zh_TW
dc.titleGPS/INS Integrated System and Experimenten
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear99-2
dc.description.degree碩士
dc.contributor.coadvisor張帆人
dc.contributor.oralexamcommittee王伯群,王和盛,郭振華
dc.subject.keyword導航系統整合,zh_TW
dc.subject.keywordGPS/INS Integrated,en
dc.relation.page71
dc.rights.note有償授權
dc.date.accepted2011-08-04
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept應用力學研究所zh_TW
顯示於系所單位:應用力學研究所

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