1、 本科毕业论文 (设计) 题 目： 卡尔曼滤波在 GPS 定位中的应用 学 院： 自动化工程学院 专 业： 自动化 姓 名： 指导教师： 2010 年 6 月 4 日 The Application of Kalman Filtering for GPS Positioning 摘 要 本文提出了一种应用卡尔曼滤波的GPS滤波模型。目前在提高GPS定位精度的自主式 方法研究领域，普遍采用卡尔曼滤波算法对GPS定位数据进行处理。 由于定位误差的存在,在GPS动态导航定位中，为提高定位精度，必须对动态定位数据 进行滤波 处理。文中在比较分析各种动态模型的基础上，提出了应用卡尔曼滤波的GPS 滤波模
2、型，并通过对实测滤波算例仿真，证实了模型的可行性和有效性。最后提出了卡尔 曼滤波在GPS定位滤波应用中的问题和改进思路。 关键词关键词 GPS 卡尔曼滤波 定位误差 Abstract This article proposed applies the GPS filter model of the Kalman filtering. At present, to improve GPS positioning accuracy in the autonomous areas of research methods, we commonly use Kalman filter algorithm
3、 to process GPS location data. As a result of the position error existence in the GPS dynamic navigation localization, we must carry on filter processing to the dynamic localization data for the enhancement pointing accuracy In the base of comparing each kind of dynamic model, this article proposed
4、applies the GPS filter model of the Kalman filtering，the actual examples of filter calculation are simulated, it confirmed that the model is feasibility and validity. Finally, this article also proposed the existing problems and improving the idea of the applications of Kalman filter in GPS position
5、ing. Keywords GPS Kalman filtering Positioning error 目 录 前 言 1 第 1章 绪论 . 2 1.1 GPS 的简介及应用. 2 1.2 本课题的背景及意义 . 3 1.3 国内外研究动态及发展趋势 . 4 1.4 目前 GPS 定位系统面临着新的困扰和挑战 5 第 2章 GPS 全球定位系统及 GPS 定位误差分析 8 2.1 GPS 全球定位系统组成部分. 8 2.1.1 GPS 卫星星座 8 2.1.2 地面支持系统 9 2.1.3 用户部分 10 2.2 GPS 定位原理和测速原理. 11 2.2.1 卫星无源测距定位和伪距测量定
6、位原理 11 2.2.2 多普勒测量定位原理 133 2.2.3 GPS 测速原理 144 2.3 GPS 定位误差分析. 155 2.3.1 星钟误差 155 2.3.2 星历误差 155 2.3.3 电离层和对流层的延迟误差 166 2.3.4 多路径效应引起的误差 166 2.3.5 接收设备误差 166 2.3.6 GPS 测速误差. 177 第 3章 卡尔曼滤波理论 .18 3.1 卡尔曼滤波理论的工程背景. 18 3.2 卡尔曼滤波理论. 18 第 4章 卡尔曼滤波在 GPS 定位中的应用 23 4.1 卡尔曼滤波在 GPS 定位中的应用概述 23 4.2 运动载体的动态模型. 23 4.3 卡尔曼滤波模型 . 24 4.3.1 状态方程 24 4.3.2 系统的量测方程 . 25 4.4 滤波仿真和结论. 26 第 5章 卡尔曼滤波在 GPS 定位应用中的问题和改进思路 27 5.1 对野值的处理. 27 5.2 对状态以及观测噪声方差阵的处理. 27 5.3 对观测噪声和测量噪声的处理. 28
