全球導航衛星系統與車載傳感器數據融合系統

全球導航衛星系統與車載傳感器數據融合系統

汽車的精準定位是現代汽車的基本要求，目前低成本的全球導航衛星系統（GNSS）接收器在城市中的定位精度較差，暫時不可用。因此，提出一種數據融合系統，主要融合了車輛位置信息（由導航系統測得）和車輛狀態數據信息（由傳感器測得）。采用擴展卡爾曼濾波器（EKF）系統，將低成本GNSS接收器的車輛位置數據，與所測得的4個車輪速度、側向加速度、轉向盤角數據進行融合。基于車輛操縱穩定性2自由度模型和阿克曼轉角定理，用于卡爾曼濾波器中。

低成本的GNSS接收機為SA-320，采樣頻率為5Hz。安裝在車輛上的傳感器包括以下幾種：①測量轉向盤角度的G85傳感器；②測量橫向加速度的G200傳感器；③G47傳感器，測量左前輪速度的G47傳感器；④測量右前輪速度的G45傳感器；⑤測量左后輪速度的G46傳感器；⑥G44傳感器，測量右后輪速度的G44傳感器。

試驗分為以下5個階段：①數據采集階段，在城市道路中行駛，并在車輛上配備車載傳感器；②數據預處理階段；③濾波器調諧階段；④基于卡爾曼濾波器的數據融合階段；⑤定位誤差估計階段。

試驗結果表明，該數據融合系統可以顯著降低相對于低成本GNSS接收器的定位誤差，其均方根誤差的精度提高了50%，最大誤差的精度提高了75%，在GNSS信號中斷期間實現精確的車輛定位。

刊名：Expert Systems With Applications（英）

刊期：2017年第80期

作者：Carlos Melendez-Pastor et al

編譯：谷盛豐