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基于GPS的车辆定位仿真技术研究

作　者: 李士明
导　师: 曹凯
学　校: 山东理工大学
专　业: 交通运输规划与管理
关键词: 车辆定位选星算法仿真试验组合定位与跟踪碰撞检测
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 229次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,随着经济的迅猛发展,交通运输需求持续增长,城市交通系统建设成为当务之急。智能交通系统作为解决交通运输问题的顶端技术已经得到人们的普遍关注。交通系统中的最基本信息参数是运动载体的位置信息,所以高精度位置信息获取是智能交通系统的重要研究内容。根据车辆定位的特点,对用于定位的GPS系统进行深入研究,设计与开发基于GPS的车辆导航定位仿真系统,通过数据处理可以得到车辆运动的定位信息,从而为交通管理、交通规划及交通系统的仿真提供依据。本文详细阐述了GPS的系统组成、定位原理,分析了影响GPS数据精度的因素。并在历史数据的基础上,通过编程实现了对GPS星座运行的实时解算,并输出卫星三维轨迹图。提出了一种快速准确选择最优星座的方法,并且通过了星座GDOP计算的验证。通过GPS卫星星座的运动仿真、最佳定位星座的选取和仿真接收机的设计,得到仿真的车辆GPS导航系统定位信息,实现定位导航的仿真试验。可以满足离线试验对虚拟定位数据的需要。组合定位技术可以提高复杂条件下的定位精度。提出了基于GPS/CDMA的组合定位与跟踪技术。该技术首选GPS定位技术,在GPS卫星信号被阻挡的情况下辅助采用CDMA三角定位技术进行定位。并依托无线通信网络CDMA实现导航定位信息的双向交互。该系统能帮助使用者获得极佳的地理信息导航帮助,以及实现对集群内其他成员的位置信息监控。碰撞检测是虚拟现实技术中的一项非常重要的技术,是影响虚拟现实系统逼真度和现实感的重要因素。根据交通仿真系统的特点,对交通仿真系统中车辆与物体的碰撞检测及响应、车辆与地形的碰撞检测及响应以及视线的碰撞检测及应用进行了分析与讨论,提出了简化包围盒算法及地形匹配算法,并建立了一套科学实用的仿真模型。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-17
  1.1 GPS车辆定位技术概述  8-14
    1.1.1 车辆定位导航系统的发展概况  8-10
    1.1.2 车辆定位的实现技术  10-12
    1.1.3 智能车辆定位导航系统的组成与原理  12-14
  1.2 GPS模拟器研究与开发现状  14-15
  1.3 论文的结构框架  15
  1.4 论文的特色和创新之处  15-16
  1.5 本章小结  16-17
第二章 GPS的系统原理及星座仿真  17-35
  2.1 GPS定位与导航技术发展  17-18
  2.2 GPS系统原理  18-24
    2.2.1 GPS的系统组成  18-20
    2.2.2 定位原理  20-22
    2.2.3 影响GPS定位精度的主要误差来源  22-24
  2.3 GPS定位的关键技术  24-27
    2.3.1 可见星的计算  24-26
    2.3.2 GPS卫星几何精度因子(GDOP)的计算  26-27
  2.4 卫星星座的模拟  27-33
    2.4.1 卫星瞬时位置的求解  27-28
    2.4.2 卫星星座的仿真  28-33
  2.5 研究小结  33-35
第三章车辆导航定位仿真试验系统研究  35-47
  3.1 车辆导航定位技术概述  35-36
    3.1.1 GPS定位在车辆导航中的应用  35
    3.1.2 星座选择概述  35-36
  3.2 最佳定位星座选择的改进算法  36-41
    3.2.1 绝对定位的原理  36-37
    3.2.2 可见星的仿真判断  37
    3.2.3 最佳定位卫星选择  37-39
    3.2.4 仿真分析  39-41
  3.3 GPS仿真试验系统关键技术  41-44
    3.3.1 卫星位置的计算  41
    3.3.2 可见星的计算  41-43
    3.3.3 最佳定位星座的选取  43
    3.3.4 误差计算  43-44
    3.3.5 定位求解  44
  3.4 仿真试验系统的数据流程  44-45
  3.5 仿真结果分析  45-46
  3.6 研究小结  46-47
第四章基于GPS/CDMA的组合定位与跟踪系统设计  47-54
  4.1 概述  47
  4.2 GPS定位技术和CDMA技术的现状  47-48
    4.2.1 定位技术现状  47-48
    4.2.2 CDMA通信现状  48
  4.3 系统关键技术  48-51
    4.3.1 组合定位模块设计  48-50
    4.3.2 跟踪模块设计  50-51
  4.4 系统应用  51-52
    4.4.1 交通行业应用  51-52
    4.4.2 组合定位业务的应用  52
  4.5 技术指标及可行性分析  52-53
  4.6 研究小结  53-54
第五章交通仿真系统中碰撞检测技术研究  54-63
  5.1 仿真技术概述  54-57
    5.1.1 交通仿真技术现状  54-55
    5.1.2 碰撞检测技术的基本原理  55
    5.1.3 包围盒技术概述  55-57
  5.2 碰撞响应技术  57-59
    5.2.1 物体状态的变化  57
    5.2.2 车辆与物体的碰撞检测及响应  57-59
  5.3 车辆与地形的匹配技术  59-61
    5.3.1 接地点的选取  59-60
    5.3.2 接地点坐标的确定  60-61
    5.3.3 物体姿态的确定  61
  5.4 视线碰撞检测  61-62
  5.5 碰撞及响应的组织  62
  5.6 研究小结  62-63
第六章总结与展望  63-65
  6.1 全文总结  63-64
  6.2 展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果  70

基于GPS的车辆定位仿真技术研究

内容摘要

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