基于PDR/UWB紧耦合的足绑式行人导航技术

为了解决低成本微机电惯性导航系统存在的累积误差问题,提出一种基于融合行人航迹推算(PDR)和超宽带(UWB)无线定位的实时室内行人导航系统.利用加速度计和磁强计进行初始姿态对准;考虑滤波误差估计,推导了惯性导航算法;依靠加速度计和陀螺仪的"与"逻辑进行行人步态检测;实施零速更新(ZUPT)提供速度误差观测量,利用UWB系统提供位置误差观测量;设计具有野值辨识机制的扩展卡尔曼滤波器进行数据融合.对提出的行人导航算法进行实验验证,结果表明该行人导航算法与传统定位方法相比能够有效提高行人定位精度.实验中,该行人导航算法能够获取低于0.2 m的定位误差,且稳定、不发散.     

基于小波和人工智能技术的车辆无缝定位技术研究

基于自适应神经模糊逻辑推理系统(ANHS),在全球定位系统(GPS)信号阻塞时,为惯性导航系统(INS)提供位置和速度修正量以提高系统的精度和鲁棒性.首先用小波对数据信号进行降噪处理;然后设定INS的位置或速度作为ANHS的输入参数,经训练后输出相应修正量,训练期望值为经小波多分辨率分析得到的位置误差和速度误差.实验表明,无GPS信号时定位精度比同条件下卡尔曼滤波精度提高约40%,因此该方法可为车辆提供可靠有效的导航定位服务.     

基于金字塔光流法的无人机室内定点悬停设计

针对GPS定位系统建筑物内信号弱,小型无人机很难在室内实现定点悬停。本文提出了一种利用计算机视觉融合惯性导航的组合控制方案。在光流估计上,采用金字塔LK光流算法,提高特征点跟踪精度。在速度融合上,采用卡尔曼+互补混合融合方案,提高飞行速度的准确性。在飞行控制上,采用高度、姿态串级闭环控制方案,光流作为姿态估计的补偿值,提高飞行控制的稳定性。最后,通过实际飞行测试,验证了该方案的可行性与先进性,较好地实现了无人机室内导航、定点悬停的目的。     

惯性/光流/磁组合导航技术在四旋翼飞行器中的应用

微小型无人飞行器(MUAV)通常采用微惯性/GPS组合导航系统提供载体速度、位置、姿态等参数.然而GPS信号易受干扰,且面对特殊环境(如高楼林立的街道、隧道、峡谷等)易出现信号丢失情况,难以满足飞行器的自主安全飞行要求.为解决该问题,设计基于光流法辅助微惯性导航的无GPS自主导航方案,提出了一种基于无味卡尔曼滤波(UKF)的非线性融合导航方法,基于四旋翼飞行器的悬停和飞行实验进行了验证.实验结果表明:该方案具有成本低、导航自主性强、精度高的优点,具有一定的应用参考价值.     

薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法研究

为解决采煤机实时定位与自动导航问题,针对单独使用某一种定位技术难以满足采煤机快速、实时、精准定位要求,提出了一种薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法。以加速度计和陀螺仪组成惯性导航参数解算系统,用于测量采煤机的三轴线加速度和三轴角速度数据,这些数据经传感器采集后,通过串口线路传输到设置在进风巷内的防爆计算机,经过数学求解运算解出姿态矩阵,通过姿态矩阵将采集的信息转换为坐标系中的角速度值和加速度值,由积分计算获得采煤机的位置、速度及姿态等导航信息;为了降低惯性导航产生的累积误差,建立了综采工作面精准地理模型,形成采煤机运行轨迹的参考数字地图,利用地图匹配技术进一步提高采煤机自主定位精度。仿真分析结果证明了该方法的可靠性。     

基于零速修正的掘进机惯性导航定位方法

针对掘进机定位采用光电导航存在环境适应性差、惯性导航存在长时定位精度低等问题,在分析掘进机运动特点的基础上,提出了一种基于零速修正的掘进机惯性导航定位方法。在较短的掘进机停车时间间隔内,利用二次曲线拟合惯性导航系统的速度误差曲线,经过积分得到位置误差曲线,从而修正惯性导航系统的位置测量值。试验结果表明,基于零速修正的掘进机惯性导航定位精度可达厘米级,定位误差波动范围小,定位累计误差随时间增加没有明显增大趋势,满足掘进机定位要求。     

基于运动姿态识别的行人惯性导航算法

针对室内定位惯性导航算法存在累积误差的问题,提出了一种基于运动姿态识别的行人惯性导航算法.在捷联惯性导航算法的基础上,引入了行人脚部姿态识别方法,将行人的位移以单步长为单位进行惯性导航解算.使用姿态识别与零速修正相结合确定每一步的静止时刻,改进步数检测结果,并对行人静止时刻的速度和位置信息进行校正,以降低累积误差;统计前期误差较小的行人惯性导航数据,并建立步频—步长模型,根据行人实时的步频和方向变化对当前步长进行校准,在行人以惯常运动姿态或运动姿态变化时分别采取对应的步长估计算法,以保证导航算法的准确性.实验结果表明:与传统捷联惯性导航算法相比,提出的算法提高了长距离导航的精度.     

智能观测器在伺服系统控制中的应用

研究优化伺服控制系统策略,永磁同步电动机( PMSM)的伺服系统优化,可改善电动机系统的稳定性和响应特性.通过提高伺服系统定位精度和抗干扰能力,有效保证机器运行效率.针对传统有速度传感器矢量控制增加了系统复杂度和成本的问题,为优化伺服系统控制结构,提出了一种采用神经网络观测器的伺服系统无速度传感器矢量控制策略.系统中不需要安装传感器来检测PMSM转子位置/速度信号,而是利用神经网络观测器从电机反电动势信号中估算转子位置/速度,从而优化了系统整体结构,减小了系统复杂度.通过对PMSM的伺服系统无速度传感器矢量控制系统的建模与仿真测试,结果表明,所设计的神经网络观测器能够准确估算转子位置/速度,控制系统能够精确跟踪给定转速指令,改进了伺服系统优化控制问题,为实际应用提供了参考.     

一种基于六姿态模型的加速度计校准方法研究

MEMS加速度计和陀螺仪是惯性导航系统的重要测量组件.为提高惯性导航系统的测量精度,在使用加速度计前需要对其各项参数进行标定.在构建了一种理想的三轴MEMS加速度传感器输出与重力加速度值、零偏、标度因子之间的模型基础上,根据加速度计在静止状态下重力加速度在各轴分量的模值与重力加速度的关系,提出了一种零偏和标度因子的六姿态校准方法,并建立了标定方程.以MPU6050加速度陀螺仪为例,通过实验验证了该方法的正确性.结果表明:通过该校准方法可以有效地提高加速度传感器的零偏和标度因子技术指标精度.     

组合导航的AGV定位精度的改善

为了减小AGV惯性导航系统的累积误差,利用地埋标签辅助惯性导航系统构成一种自主式组合导航系统.在忽略陀螺仪误差的基础上,由惯性导航系统的运动方程推算出位置误差的计算式,得出影响误差的3个因素:加速度计偏差、AGV的行驶角度和地埋标签的数据更新时间.提出从影响误差的地埋标签数据更新时间入手,重新布放地埋标签以降低数据更新时间来提高AGV定位精度.通过Matlab对数据进行仿真,表明该方法能有效地降低AGV惯性导航系统的累积误差,进而改善了AGV的定位精度.     

组合导航系统模拟器中的卡尔曼滤波设计

组合导航系统模拟器是飞行训练模拟系统的关键部件,在分别设计了惯性导航系统模拟器以及卫星导航模拟器的基础上,为了提高模拟器的真实性,针对如何实现两个系统最优组合,为其它系统提供准确可靠的导航数据的问题,参照现代飞机组合导航系统的组成结构及工作原理,设计了组合导航卡尔曼滤波器,建立了松组合和紧组合两种组合导航方式的方程和量测方程,并与纯惯性导航系统的结果进行对比分析,证明了所设计的组合导航系统卡尔曼滤波器的有效性.     

Nonlinear observer design for GNSS-aided inertial navigation systems with time-delayed GNSS measurements

Global navigation satellite system (GNSS) receivers suffer from an internal time-delay of up to several hundred milliseconds leading to a degeneration of position accuracy in high-dynamic systems. With the increasing interest in GNSS navigation, handling of time-delays will be vital in high accuracy applications with high velocity and fast dynamics. This paper presents a nonlinear observer structure for estimating position, linear velocity, and attitude (PVA) as well as accelerometer and gyro biases, using inertial measurements and time-delayed GNSS measurements. The observer structure consists of four parts; (a) attitude and gyro bias estimation, (b) time-delayed translational motion observer estimating position and linear velocity, (c) input delays for inertial and magnetometer measurements, and (d) a faster than real-time simulator. The delayed PVA and gyro bias estimates are computed using a uniformly semiglobally exponentially stable (USGES) nonlinear observer. The high-rate inertial measurements are delayed and synchronized with the GNSS measurements in the state observer. The fast simulator integrates the inertial measurements from the delayed state estimate to provide a state estimate at current time. The sensor measurements are carefully synchronized and the estimation procedure for the GNSS receiver delay is discussed. Experimental data from a small aircraft are used to validate the results.     

弹道导弹惯性/双星/天文组合导航系统研究

弹道导弹飞行特点对其导航系统提出了较高的技术要求,因此提出一种惯性/双星/天文组合导航方案对弹道导弹实时估计和修正导航误差,提高导航精度,该组合导航方案以惯性导航系统与天文导航系统的姿态角差值、惯性导航系统与双星定位导航系统的位置差值作为观测量,建立弹道导弹导航系统的数学模型和观测方程,以无反馈模式联邦滤波器在线估计弹道导弹导航参数误差值.通过计算机仿真并分析仿真结果:和惯性导航系统相比较,这种组合导航系统可以提高弹道导弹导航精度,适合弹道导弹组合导航.     

GPS多功能车载自主动态导航系统的研究与设计

GPS多功能车载自主动态导航系统是近几年得到飞速发展的新型的车载导航系统，文章介绍了GPS多功能车载自主动态导航系统的基本概念，阐述了车载路径导航系统的分类，对车载导航系统的组成进行了研究，对车载导航系统的主要模块进行了分析，提出了一种以GSM和集群方式复用信道进行通信，以GPS和DR组合导航形式导航的新型车载导航系统。     

基于移动长基线的多AUV 协同导航

基于扩展卡尔曼滤波（EKF）理论研究了多AUV 协同导航定位的移动长基线算法．移动长基线多AUV 协同导航结构中,主AUV 内部装备高精度导航设备,从AUV 内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量 相对位置关系,利用移动长基线算法融合内部和外部传感器信息,实时获取从AUV 的位置信息．建立了协同导航 系统数学模型,设计了EKF 协同导航算法,在各种测试情况下通过仿真验证了所推导的分析结果,对EKF 和几何 解方程算法的导航效果进行了比较．研究结果表明,以主AUV 作为移动的长基线节点时,通过EKF 算法可以显著 提高群体的导航定位精度．     

一种车道导航的方法

本文发明了一种车道信息导航的方法。该方法首先从导航路线的引导信息中提取车道信息,然后根据目标引导点和关联引导点之间的位置关系,向用户推荐最合适的车道。     

Image-based homing navigation with landmark arrangement matching

Many insects and animals exploit their own navigation systems to navigate in space. Biologically-inspired methods have been introduced for landmark-based navigation algorithms of a mobile robot. The methods determine the movement direction based on a home snapshot image and another snapshot from the current position. In this paper, we suggest a new landmark-based matching method for robotic homing navigation that first computes the distance to each landmark based on ego-motion and estimates the landmark arrangement in the snapshot image. Then, landmark vectors are used to localize the robotic agent in the environment and to choose the appropriate direction to return home. As a result, this method has a higher success rate for returning home from an arbitrary position than do the conventional image-matching algorithms.     

基于ARM9处理器的GPS车载导航系统终端

针对传统的车载导航系统终端大多采用单片机为主控处理器,存在处理速度慢,功耗高等问题,提出了采用32位ARM9的嵌入式系统进行控制,研制了新一代的GPS车载导航系统终端。给出了详细的系统硬件电路图,介绍了导航地图的实现。该系统以较少的硬件资源,实现了较高的性能,使得系统具有处理速度快、功耗低、可靠性高等特点。     

海底地形辅助导航系统仿真技术研究

文章提出了一种适于水下应用的海底地形匹配方案。介绍了该系统的原理及匹配算法。建立了海底地形辅助导航系统仿真模型,并进行了计算机仿真,仿真结果表明,海底地形辅助导航系统可以有效地掏惯导系统的位置误差,提高导航精度 。