基于MIMU/GPS组合导航系统的应用研究

根据车载导航系统发展现状,提出了一种基于GPS和MIMU技术的低成本的、可用于市场推广的组合导航系统方案。采用MIMU与GPS松散组合方式,以速度和位置作为观测量设计了Kalman滤波器。该方案以ARM9作为中央处理器,详细介绍了系统的设计与实现。经测试,该系统与传统GPS相比,具有更高的稳定性和更精确的导航精度。     

基于GPS/SINS/里程计的车载组合导航研究

GPS/SINS组合导航系统虽然能很好地解决惯导系统的误差累积问题,但当GPS信号失效时,GPS/SINS组合导航系统不能正常工作或导航能力急剧降低。为提高车载松组合导航系统的精度和完整性,提出在GPS失效时采用OD(里程计)辅助SINS实现导航,推导出所需的GPS/SINS组合导航滤波方程和OD/SINS组合导航滤波方程,并进行地面车载试验。实验结果显示在GPS短时失效时,OD/SINS组合导航具有较高导航精度。     

GPS/SINS/Odometer组合导航系统的研究

针对全球定位系统(GPS)和捷联惯性导航系统(SINS)组成的车载导航系统在GPS失效时精度会快速下降的问题,提出了GPS/SINS/Odometer(里程计)组合导航定位系统,采用联邦卡尔曼滤波对SINS进行误差估计并作反馈校正。当GPS无效时,就可以使用里程计辅助SINS。实验结果表明,在GPS失效的时间段内,该组合系统可以有效地抑制SINS的误差发散,并将其误差限制在较低的水平,保证了组合导航系统的精度与可靠性。     

联邦滤波车载组合导航系统算法改进研究

精度和可靠性为车载组合导航系统重要的性能指标,基于输出校正的无重置联邦滤波算法在航位推算/惯性导航/GPS(DR/INS/GPS)车载导航系统中具有最高的容错性能,但长时间导航误差发散。采用局部反馈对无重置滤波算法进行改进,研究改进算法的主滤波器权值矩阵构造问题,两局部滤波器相互独立,可以实现容错性能最佳,局部反馈则可提高车载导航系统的子滤波器精度。三组车载导航试验结果证明,改进算法长时间导航精度优于基于输出校正的无重置联邦滤波算法。     

车载INS/GPS组合导航系统建模与仿真

为了准确地对车辆进行定位,实现导航功能,将两种常用的导航定位技术GPS定位导航技术与惯性导航技术进行组合,介绍了INS/GPS组合导航系统的仿真方案。因车载组合导航系统对精度的要求不是很高,采用低成本的机械陀螺和加速度计作为惯性导航系统的测量器件。INS/GPS组合导航系统采用位置和速度组合模式,分别给出纯INS,纯GPS,组合导航系统的位置误差比较。结果分析表明,组合导航系统精度高于INS和GPS分别独立工作时的精度。     

基于ARM的移动机器人组合导航系统设计与实现

为了实现室外自主移动机器人的导航定位需求,利用微惯性测量单元(MIMU)和全球卫星定位系统(GPS)接收机,设计并实现了一种基于ARM Cortex M4内核的SINS/GPS组合导航系统。详细介绍了系统硬件组成、软件结构,并在此基础上实现了Kalman滤波的SINS/GPS组合导航算法。将该组合导航系统安装于旅行者II移动机器人,采用差分GPS对组合导航系统性能进行评估。实验结果表明:该系统具有较高的精度,达到了设计要求,具有良好的实用性。     

低成本MIMU/GPS组合导航研究

针对微惯件测量组合无法长时间单独工作、GPS卫星信号不稳定的问题,提出MIMU/GPS组合导航的方法.对MIMU的误差建立模型,采用松组合方式,设计卡尔曼滤波器,除取姿态、速度、位置的误差作为状态变量外,另取仪表的误差作为状态变量.对姿态、速度、位置进行反馈校正.在GPS卫星信号在某些条件下短时间丢失的情况下,微惯性测量组合单独导航,然后再重新获取GPS卫星信号的情况下进行Kalman滤波组合导航仿真,仿真结果表明该算法简单易实现,能满足导航精度要求,且在GPS卫星信号短时间丢失的情况下有较高的导航精度.     

列车组合导航系统研究与仿真

提出了一种列车组合导航系统.首先,采用低精度的惯性传感器构成简易惯性测量装置(IMU),设计了该简易IMU的安装结构,并给出了其导航定位解算方法.然后,将简易IMU与GPS构成组合导航系统,分析了IMU和GPS各自的误差源,并建立了组合系统误差模型,从而利用卡尔曼滤波技术设计了IMU/GPS列车组合导航算法.仿真结果表明,该IMU/GPS列车组合导航系统具有精度高、可靠性好、成本低等显著优点,非常适用于列车导航定位.     

非完整约束下滤波算法在组合导航中的应用

MEMS IMU/GPS组合导航系统的应用环境愈来愈复杂,对其精度的要求也愈来愈高,只使用普通卡尔曼滤波不能满足精度和稳定性要求。针对此问题,将Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法和非完整约束应用到前向导航滤波算法和后向导航滤波算法中,并将前向滤波和后向滤波结果加权组合,提出了一种非完整约束下加权组合滤波算法,用于事后IMU/GPS联合解算中,用来提高组合导航的精度。并利用实验室设备进行车载实验,通过实测车载数据解算结果来验证该方法的可行性。实验结果表明非完整约束下加权组合滤波后的经纬度误差小于1.4 m,航向角误差小于1.0°,满足MEMS IMU/GPS车载组合导航系统的精度要求。     

基于强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统

研究微型惯导系统优化导航,在实际工程应用中设计强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统,为验证整个组合导航系统的正确性和可靠性,采用软件无线电平台,进行了系统硬件架构和算法设计,使得整个系统具有较强的灵活性和可扩展能力.系统组合方式采用伪距、伪距率紧密组合.滤波器部分引入对突变状态具有较强鲁棒性和跟踪能力的强跟踪滤波器,对系统进行了最优估计和反馈校正.进行车载仿真试验,结果表明,整个系统组合效果显著,跟踪精度满足了设计要求.     

MIMU/GPS组合导航系统小型化设计

为满足小型无人机、手持制导设备及无人探测车等对低成本轻重量导航系统需求,应用MEMS惯性测量单元和GPS接收机模块,完成MIMU/GPS组合导航系统小型化设计。组合导航计算模块基于DSP+FPGA+FLASH设计完成,实现多传感器通信、串并行数据转换及与上位机人机交互等功能。将计算模块、电源模块、MIMU及GPS接收机集成到嵌入式MIMU/GPS组合导航系统中,完成的系统直径80 mm,高度80 mm,质量不超过600 g。对集成后系统进行定点动姿态实验,结果表明:该组合导航系统定点位置测量精度在1 m以内,动姿态测量精度姿态角在0.1°以内,航向角在0.5°以内。     

微小型无人直升机组合导航系统数据融合的研究

文章在考虑微小型无人直升机的特点及对导航定位系统的需求的基础上,对MIMU和GPS进行了合适的选型,设计了以DSP为核心的组合导航定位系统及其系统的数据同步电路;根据MIMU和GPS所提供的位置和速度的误差值,文章建立了闭环反馈控制的间接卡尔曼滤波器的方法进行数据融合;运用MATLAB的DSP数字信号处理工具进行仿真,实验仿真结果表明,文章所采用的组合导航系统较单一导航系统在控制精度和可靠性上有明显提高。     

嵌入式GPS/MIMS组合导航系统的设计与应用

利用微型惯性测量单元MIMU和GPS-OEM板,设计了一种低成本、轻小型的嵌入式GPS/MIMS组合导航系统。根据组合导航系统的数据流图,给出了RTLinux环境下组合导航系统软件的结构和实现方法,为编码提供依据。     

基于Cortex-M4的多传感器组合导航系统设计

针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统.采用ARM Cortex-M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设计;采用移动导航平台进行实验验证,通过实测数据进行分析,结果表明:该组合导航系统可以有效提高导航精度,使其导航定位经纬度误差稳定在1.0m左右,航向角误差稳定在0.8°以内,对移动机器人导航有一定的参考价值.     

某型探空火箭组合导航系统设计

为解决某型探宅火箭由于无控制系统造成的毪行弹道偏差及落点散布较大的问题,提出由MIMU/GPS组合导航设备、液体姿控发动机、飞控计算机等组成的低成本简控系统方案;组合导航算法采用速度位置间接匹配、反馈校正的Kalman滤波组合法;组合导航设备选用TMS32C67完成导航算法实时解算及信息融合,CPLD完成MIMU及温度传感器的数据采集,MCS51单片机完成GPS板的串口通信;数学仿真结果表明:在475s飞行时间内,火箭姿态控制精度不大于1°,飞行轨迹与理想弹道基本重合,相比原无控火箭有很大改善.     

基于MLP神经网络改进组合导航算法

为解决GPS信号失锁条件下,GPS/INS(inertial navigation system)组合导航系统解算精度降低甚至发散的问题,提出采用多层感知机神经网络(multilayer perceptron neural networks,MLPNN)来辅助组合导航系统.在GPS信号有效时对神经网络进行训练,在GPS...     

基于ARM的组合导航计算机系统方案设计

主要讨论嵌入式GPS／SINS组合导航系统的工程设计问题,以微惯性测量单元（MIMU）和GPS接收机作为传感器,以ARM（Advanced RISC Machines）为核心作为导航计算机,设计构造了一种嵌入式GPS／SINS组合导航系统,给出了系统的硬件结构框图和程序设计流程图,并讨论了软件设计中的一些问题,该方案对于缩短工程领域中导航系统的开发周期、增强系统扩展性、降低系统成本和体积具有重要意义。     

基于MIMU/GSP的双核微系统的设计与应用

为了提高导航精度,设计了以DSP+单片机双处理器为核心的MIMU/GPS组合导航微处理器系统,采用单片机+双口RAM采集GPS数据并缓存,DSP对数据并行读取,既节约了CPU时间,又实现了对IMU的高采样率;采用TL16C550A与MAX232和主机异步串行通信,来实现DSP和上位机的高速通信,并对数据实时显示;整个系统采用CPLD为时序控制,并利用1PPS脉冲和CPLD时钟分频实现MIMU和GPS数据的同步采集。本系统在中北大学周边路段进行跑车实验,以5K的采样率对惯性测量单元采样,同时能够完成周期内的导航解算,避免了串口通信带来的CPU时间等待;同时系统以1PPS为时间基准触发DSP中断能够保证数据采集和读取的实时性。通过实验验证,本系统具有高采样率,实时性好的优点,为组合导航系统的研究提供硬件平台,在实际的工程应用中具有一定的参考价值。