摘 要 近年来随着科技的进步、国家战略的支持和智能网联汽车概念的提出，我国的无人驾驶技术在不断提高，拓宽了汽车的市场与研发渠道。无人驾驶汽车通过计算机技术和传感技术等，解放了操作者的双手，使汽车变得更加便捷智能，提高了交通效率。为更好的提升无人驾驶汽车行驶中的各方面性能问题，还需要对几种重点技术在无人车上的应用进行研究和探讨。目前，GPS和惯性传感器技术广泛应用于汽车的研发生产中，具有独自定位精准但融合集成率低、传感定位效率不稳定等特点及问题。本文在深入研究国内外GPS与惯性传感器发展现状的基础上，致力于进行二者及多种信息化传感器技术在无人驾驶汽车中的应用与分析。本论文的主要研究内容包括：

1. 通过从国内外的GPS和惯性传感器的发展与研究现状进行切入，确定总体技术手段，开始构建具体研究思路。
2. 为了充分发挥两种技术各自的价值，本文采用分开研究的方法，先分析GPS的工作原理和在无人车辆行驶中的导航定位作用，再对惯性传感器进行工作原理和汽车电子领域应用的分析，其中对应用最广泛的微机电系统惯性传感器做了具体描述与探究，进行了未来发展趋势展望。
3. 为了更好的引入无人驾驶的概念，使技术应用更加精准化、具体化，文章对无人驾驶汽车中的关键技术和核心技术进行详细分析，呼应GPS和惯性传感技术对其发展进步的必要性以及所起到的重要推动作用。而后从无人驾驶的发展历史和现状可以看出，国内外对智能汽车的研究已取得了诸多成就并初具研发成果，但仍然具有广阔的行业发展前景。
4. GPS是当前行车定位不可或缺的技术，但是由于GPS的存在一定程度上的误差、多路径以及更新频率低等问题，使我们不能仅仅依赖于GPS进行定位，相反惯性传感器拥有很高的更新频率，可以跟GPS形成优势互补，达到又快又准的定位效果。

总之，最终无人驾驶技术的提升与进步还要依赖GPS和惯性传感器技术的融合与集成，实现车辆的准确定位和稳定行驶。妥善的把两种甚至多种技术手段结合起来是当今乃至以后无人驾驶系统发展的一个重大议题。 关键词：全球定位系统、惯性传感器、无人驾驶汽车、融合集成技术

Abstract

In recent years, with the progress of science and technology, the support of national strategy and the introduction of the concept of intelligent network-based automobile, China's unmanned driving technology is continuously improving, which has widened the market and research channels of automobile. Through computer technology and sensing technology, driverless cars have freed the hands of operators, made them more convenient and intelligent, and improved traffic efficiency. In order to improve the performance of driverless cars in all aspects, it is necessary to study and discuss the application of several key technologies in driverless cars. At present, GPS and inertial sensor technology are widely used in automobile research and development and production, and have the characteristics and problems of accurate independent positioning but low integration rate and unstable sensing and positioning efficiency. Based on the in-depth study of the development status of GPS and inertial sensors at home and abroad, this paper focuses on the application and analysis of the two and various information sensor technologies in driverless cars. The main research contents of this paper include: (1) Starting from the development and research status of GPS and inertial sensors at home and abroad, the overall technical means are determined and specific research ideas are constructed. (2) In order to give full play to the value of two technologies respectively, this article adopts the method of separate research, analyses the working principle of GPS and the unmanned vehicle navigation and positioning of the function, working principle on inertial sensor used for analysis and automotive electronics field, one of the most widely used mems inertial sensors made detailed description and explore, in the future development trend of future. (3) In order to introduce the concept of unmanned, make the application more precise, specific, in this paper the key technology and core technology of driverless cars on detailed analysis of echo inertia sensing technology of GPS and the necessity of its development and progress, and that play an important role in promoting. Then can be seen from the developing history and present status of unmanned, both at home and abroad has made many achievements on the research of the smart car and certain research and development achievements, but still has a broad prospects for the development of the industry. (4) GPS is indispensable to the current vehicle positioning technology, but because there is a certain degree of error of GPS, multipath and update frequency is low, we can't just rely on GPS positioning, instead of inertial sensors have very high frequency of updates, you can talk with GPS form complementary advantages, to achieve fast and accurate positioning. In a word, the improvement and progress of unmanned vehicle technology ultimately depends on the integration and integration of GPS and inertial sensor technology to achieve accurate positioning and stable driving of vehicles. The proper combination of two or more technical means is a major issue in the development of today's and future unmanned driving systems. Key words：Global positioning system,inertial sensor,pilotless automobile,fusion integration technology 目 录 第1章 绪论 1 1.1研究背景与课题意义 1 1.2国内外研究与发展现状 2 1.2.1全球卫星导航定位系统 2 1.2.2惯性传感器 5 1.3本文的主要研究内容 6 第2章 GPS与惯性传感器 7 2.1原理与特征概述 7 2.1.1 GPS 7 2.1.2传感器技术 7 2.2 GPS在汽车驾驶中的应用 8 2.2.1基于GPS的行车记录仪 8 2.2.2基于GPS的公共汽车线上跟踪控制系统 9 2.2.3基于GPS的车辆导航应用 9 2.2.4 GPS相关系统延伸 11 2.3 MEMS惯性传感器 12 2.3.1 MEMS概述与发展 12 2.3.2精度分类 13 2.3.3汽车电子领域上的应用 14 2.3.4趋势展望 15 2.4本章小结 16 第3章 基于核心技术的无人驾驶汽车 17 3.1无人驾驶车的工作原理 17 3.2无人驾驶汽车的技术探究 19 3.2.1关键技术 19 3.2.2核心技术 20 3.3无人驾驶的发展历史与现状 21 3.3.1国外智能车研究 21 3.3.2国内智能车研究 23 3.4行业前景 24 3.5本章小结 24 第4章 GPS与惯性传感器的融合与集成 25 4.1 GPS和航位推算法的特性简述 25 4.2 GPS/DR集成定位系统 25 4.3 GPS与IMU传感器融合 26 4.4 本章小结 27 第5章 结论与展望 28 5.1研究总结 28 5.2研究展望 29 参考文献： 30 致谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景与课题意义

无人驾驶汽车（Unmanned Vehicle）是一种主要运用车内的智能驾驶仪来实现无人驾驶目的智能汽车，它通过车载计算机系统进行操纵、控制，所以这种智能车型也称为电脑驾驶汽车或者自动驾驶汽车。随着近年来科技的进步，无人驾驶技术正处于快速发展阶段。由于无人驾驶是一门以信息感知、信息处理控制、信息动作执行等环节为主体的多学科综合性技术，这使得当前车辆正由高级驾驶辅助系统（ADAS）向整车自动驾驶方向发展。 随着当前科技的发展及政策的大力支持，中国无人驾驶汽车的量产已处于计划日程之中，实现该目标指日可待。据调查了解，是否早日实现无人驾驶汽车在全社会的量产及推广还取决于以下三个方面的研究进展：一是无人驾驶系统能否很好适应高速公路环境；二是无人驾驶系统能否适应地形复杂的城市环境；三是无人驾驶系统能否应对行驶于特殊环境之中。长安汽车就把2018年定为实现量产目标之年，根据其无人驾驶汽车项目制定规划来看；百度公司提出大约在2018年底，百度无人驾驶车能够达到商用目的，在2020年底可实现量产化；美国的谷歌公司稍晚一些，预计2020年前后能够实现商业化，2025年前后实现量产目标。 即便无人驾驶汽车处于快速发展期，但仍有三个重要因素在制约着国内外无人驾驶技术的发展：（1）法规伦理（2）过度风险（3）技术手段。其中前两项都可以通过加强立法和条纹的颁布来改善，而技术发展却要经历一个不断渐变的过程。作为当前汽车产业的热点和前沿，虽然无人驾驶车已走进寻常百姓的视线，但它的技术还处在探索和完善当中，还有相当多的科技手段处于概念阶段和研发测试过程中，导致其产品存在一些问题和行驶控制技术不成熟的地方。为解决无人车行驶时最为重要的两个问题，一个是如何实现车辆自动定位导航，一个是如何实现车辆在不同路况环境下的稳定控制，GPS和惯性传感器的研究与应用就成为无人驾驶的核心技术手段。 无论是国内还是国际上的无人智能车发展研制，实现定位和控制的网联化、智能化、通用化以及稳定化是一个亟待解决的技术难题，技术的创新和软硬实力的同步提升显得尤为重要。因此，对定位系统与惯导传感器在无人车上的应用研究具有迫切而深远的意义。