基于FPGA的GPS+GSM雙重車載定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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3．5 Kalman濾波算法
目前，比較難處理的是GPS信號(hào)隨機(jī)誤差系統(tǒng)中的多路徑效應(yīng)。多路徑效應(yīng)誤差是人們關(guān)注最多的誤差，嚴(yán)重影響GPS測(cè)量精度。嚴(yán)重時(shí)還將引起信號(hào)失鎖。信號(hào)在到達(dá)接收機(jī)之前可能經(jīng)過多路反射、干涉，導(dǎo)致信號(hào)相位和光程產(chǎn)生很大變化。該類誤差較難處理，不能通過差分處理補(bǔ)償。針對(duì)上述現(xiàn)象本文提出一種在多路徑條件下的Kalman濾波算法，Kalman濾波器是一種線性最小方差濾波器，它不但考慮了信號(hào)與測(cè)量值的基本統(tǒng)計(jì)特性(一、二階統(tǒng)計(jì)特性)，而且，由于采用了狀態(tài)空間的概念，用狀態(tài)方程描述系統(tǒng)，信號(hào)作為狀態(tài)，所以，它既能估計(jì)平穩(wěn)的標(biāo)量信號(hào)隨機(jī)過程，又能估計(jì)非平穩(wěn)的矢量隨機(jī)過程。它能夠從一系列的不完全包含噪聲的測(cè)量中，估計(jì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)。所以被廣泛用于自動(dòng)導(dǎo)航和定位系統(tǒng)中。本設(shè)計(jì)利用Kalman Filter以及回歸直線的平滑化，有效改善了多路徑環(huán)境下的GPS測(cè)位結(jié)果的連續(xù)性和直線性，用在GPS／GSM導(dǎo)航系統(tǒng)中，使系統(tǒng)做到定位精準(zhǔn)、連續(xù)、無(wú)盲區(qū)。圖5是Kalman濾波器的運(yùn)算框圖。
3．6 系統(tǒng)整合實(shí)現(xiàn)
啟動(dòng)NiosⅡIDE工作環(huán)境，創(chuàng)建工程。
選擇主菜單File／New／Project，選擇Altera NiosⅡ／C／C++ Application，設(shè)置工程名為GPS，在SoPCBuilder Systam選項(xiàng)中選擇Sy-stem．ptf文件，該文件包含由SoPC Builder創(chuàng)建的NiosⅡ系統(tǒng)硬件信息，選擇Blank Project模板，將C軟件代碼導(dǎo)入工程中。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ是一個(gè)完整的、可移植、固化和裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC／OS-Ⅱ提供以下系統(tǒng)服務(wù)：任務(wù)管理、事件標(biāo)志、消息傳遞、內(nèi)存管理、信號(hào)量、時(shí)間管理。在應(yīng)用程序中，可以方便地利用這些調(diào)用實(shí)現(xiàn)復(fù)雜實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制功能。在NiosⅡIDE環(huán)境下，選擇Tools／Fl-ash Programmer，在彈出的對(duì)話框中選定下載一個(gè)文件到FLASH存儲(chǔ)器中，單擊右側(cè)Browse按鈕，選擇已經(jīng)保存好的電子地圖文件(raw格式 )。指定存儲(chǔ)器(Memory)為cfi_flash，偏移地址(Offset)為0X1000，單擊Program Flash下載。
僅有GPS導(dǎo)航的狀態(tài)下與在GPS+GSM共同導(dǎo)航的狀態(tài)下系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的最終效果對(duì)比如圖6，圖7所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191177.htm
4 結(jié)語(yǔ)
本設(shè)計(jì)在以FPGA為核心，利用NiosⅡ軟核的集成度高、配置靈活、擴(kuò)展性強(qiáng)的特點(diǎn)，構(gòu)建了GPS+GSM的雙重定位系統(tǒng)，解決了傳統(tǒng)車載定位系統(tǒng)的不足，做到定位可靠，無(wú)盲區(qū)的效果。μC／OS-Ⅱ?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)的嵌入，使系統(tǒng)的整體控制能力增強(qiáng)，為后期添加復(fù)雜的智能導(dǎo)航算法及擴(kuò)展成為移動(dòng)多媒體平臺(tái)奠定了基礎(chǔ)。
評(píng)論