基于AUKF的SINS/GPS紧组合导航系统研究

以无人驾驶中的导航定位技术为背景,研究了基于自适应无迹卡尔曼滤波器(AUKF)的SINS/GPS紧组合导航系统。设计了基于伪距和伪距率的SINS/GPS紧组合导航系统。针对常规UKF算法计算量大和容错性能差的问题,提出了一种基于比例调节因子的AUKF滤波融合算法。实验结果表明:对于SINS/GPS紧组合导航系统,基于比例调节因子的AUKF相比基于定常因子的UKF误差输出曲线更平滑,避免了非局部效应的影响,实现滤波精度的提高,具有良好的控制性能、跟踪能力和容错性能。     

低成本MEMS加速度计在组合车辆导航中的应用研究

基于里程仪的GPS／DR组合车辆导航系统,能够有效弥补GPS单一导航系统定位可靠性和精度的不足,但在实际使用中存在安装不便的问题,进而制约了其在车辆导航中的应用推广。论文研究了一种基于低成本MEMS加速度计的GPS／DR组合车辆导航系统。论文首先对加速度计信号进行了分析,利用小波分析进行信号降噪并建立了加速度误差模型;然后研究了基于卡尔曼滤波的GPS／DR组合导航算法;最后进行了跑车实验。实验结果表明,该组合导航系统的定位结果满足城市车辆导航定位精度要求,并且在GPS信号受阻情况下,DR单独定位仍可以提供满足要求的定位信息。     

一种基于信息融合的滤波算法研究

针对GPS接收机在高机动工作状态或受遮挡时易出现"丢星"现象而导致定位中断的问题,提出了一种采用INS/GPS/DVS组合导航系统对载体进行快速定位、定向的新方法.为了研究平台式惯导INS、全球定位系统GPS和多普勒导航系统DVS组合导航联邦滤波器的实现,用MATLAB对算法做了仿真验证.结果表明:算法具有计算量小、信息传输量少的优点,在确保整个组合系统可靠性的前提下,导航精度有了明显提高.该方法可有效地提高导航系统的精度和可靠性,为融合导航系统的数据分析和处理提供了一个有效途径.     

多信息融合的定向测姿方法的研究

针对双GPS定位定向系统和MEMS惯性传感器在姿态解算及导航系统中所呈现出的优点与不足,本文先后对惯性导航系统的四元数算法,基于MARG传感器(三轴陀螺、三轴加速度计和三轴磁阻)的航姿解算方法以及结合惯性导航系统和双GPS系统的航姿解算方法进行研究,通过计算机仿真实验证明了3种方案的可行性,并得出进一步的结论:采用组合导航的方式,由双GPS部分、IMU部分和数据处理部分组成的基于惯性导航和双GPS的多信息融合的航姿系统,具备更好的预测精度和可靠性。     

基于联邦卡尔曼滤波器的容错组合导航系统设计

针对SINS/GPS/DVS全源组合导航系统在非理想状态下的容错性差,无法实现多源组合导航系统最优化的问题,建立基于卡尔曼滤波器的导航子系统局部滤波器和基于联邦滤波器的全源导航系统全局滤波器,设计了一种全源容错组合导航系统。通过仿真验证,该全源导航系统能够在子系统出现故障的情况下实现高精度导航,满足临界空间飞行器对导航系统精度和可靠性的要求。     

航空用多传感器组合导航信息融合的研究

在已有的SINS/GPS组合导航系统的基础上,将联邦kalman滤波算法与组合高度三阶回路算法动态结合,并利用改进型自适应滤波算法对系统进行实时系统噪声和量测噪声水平估计和修正,实现了SINS/GPS/高度计/磁罗盘多传感器组合导航系统有效融合。所设计系统综合利用了各传感器的优点,克服了各传感器的缺点,并能实时正确地测得载体的三维速度、位置和姿态信息,尤其是高度通道上的速度和位置信息,使多传感器组合导航系统能长时间、有效、稳定地进行飞行导航。经半实物仿真实验表明,所设计的组合导航系统具有较好的稳定性和较高的精度。     

GPS/INS组合导航系统优越性研究及仿真

GPS和INS在导航过程中具有优势互补的特点,以适当的方法将两者组合起来成为1个组合导航系统,必定可以提高系统的整体导航精度及导航性能。本文在以Simulink为平台对INS、GPS进行单独仿真的基础上,充分考虑了各种误差情况,并结合深紧耦合的Kalman滤波器,对GPS/INS组合导航定位优越性进行了仿真验证,同时对GPS/INS组合时的数据同步问题作了较为详细地阐述。Simulink图形化的仿真结果不仅证明了组合导航提高导航精度的可行性,而且证实,通过适当的组合,系统的整体性能可以得到较为有效的改善。     

航位推算法在导航定位中的仿真研究

航位推算(DR)法最初用于船舶的航行定位中,所使用的加速度计、磁罗盘、陀螺仪成本高,尺寸大.而随着微机电系统技术的发展,加速度计、数字罗盘、陀螺仪尺寸、重量、成本都大大降低,使得其可以在行人导航中得以应用.针对DR算法的原理,利用GPS/INS紧密组合导航系统INS 1200进行导航实验,采集实时数据,利用DR算法以及坐标转换算法对实验数据进行处理,通过MATLAB软件模拟了经过坐标变换后的定位图.仿真结果表明,DR算法在短时间内有较高的导航精度,对短时间导航有较大意义.     

基于高性能ARM的不同GPS定位算法的性能分析与对比

近年来,GPS技术和嵌入式技术在导航、定位、测量等领域都有良好的应用.为了对比分析3种常用的定位算法(最小二乘法、加权最小二乘法、卡尔曼滤波)的性能优缺点,针对不同的接收机以及考虑到性能、成本、运算效率、稳定性等多方面问题,设计了一套基于高性能ARM(STM32F429IGT6)的GPS定位仿真系统,实验分别采用两种不同性能的GPS接收机(NEO-M8T和LEA-6T),实验运行结果表明,3种定位算法均能使GPS定位精度提高,但基于不同性能的接收机,其优化性能的程度是不一样的.该研究为工程实现中定位算法的选择提供有效的参考价值,同时基于高性能ARM的GPS定位系统为今后做差分定位,载波相位测姿以及组合导航等前沿技术研究提供良好的硬件和软件基础,在卫星导航定位领域中具有重要意义.     

一种抗差自适应 UKF 算法及其在 GNSS / SINS 组合导航系统的应用

GNSS / SINS 组合导航系统标准 UKF 算法缺乏对量测噪声方差及系统状态异常的自适应调节能力,进而影响了组合导 航系统的滤波精度。 为了解决上述问题,提出了一种抗差自适应 UKF 算法。 首先,该算法引入变分贝叶斯估计原理以实时估 计量测噪声方差;然后,基于滤波器预测残差,构建了自适应因子以降低系统状态异常时对导航解的影响;最后,将该算法应用 于 GNSS / SINS 组合导航系统中,仿真结果表明,当量测噪声统计特性发生变化时,相对于标准 UKF 算法及抗差 UKF 算法,在整 个仿真时段内,本文算法可提高位置精度分别为 51. 2%及 9. 3%,同时可以降低系统模型异常扰动和滤波器初值偏差对导航解 的影响。 实验结果表明本文算法具有较强的自适应性及抗差性,可提升复杂环境下组合导航系统的精度。     

基于自适应卡尔曼滤波算法的紧组合导航系统的研究

为了提高子滤波器滤波精度和优化信息融合算法,提出一种基于在线调节因子的自适应卡尔曼滤波算法。首先讨论采用卡尔曼滤波技术的理论依据,设计SINS/GPS紧组合导航系统。提出改进的自适应卡尔曼滤波算法,该方法通过构造自适应参数因子,并利用量测噪声协方差阵与自适应参数的比值实现在线修正量测噪声协方差阵。通过MATLAB仿真,与传统基于标准卡尔曼滤波算法的紧组合导航系统相比,其各向位置误差和速度误差均得到明显降低,从而达到提高组合导航定位精度和优化信息融合算法的目的。     

车载LiDAR在电网GIS平台配网数据采集工作中的应用

车载LiDAR系统具有能快速测定道路、随时上路施测及费用较低等优势,其测距精度可达5mm,综合测点精度达到厘米级,系统采用了先进的直接惯导辅助定位技术（DIA）,有效解决了GPS信号失锁的问题。通过电网GIS空间信息服务平台配网数据采集工作的验证,证明在城区电力专题数据采集过程中,车载LiDAR系统能够及时满足相关规范的要求。     

信息融合技术在INS/GPS/DVS组合导航系统中的应用

本文探讨了INS/GPS/DVS组合导航系统中的信息融合技术问题,介绍了联邦滤波算法的基本思想,根据INS、GPS、DVS的导航特点建立了较完整的状态方程,并以INS/GPS及INS/DVS组合分别构成组合导航系统的子滤波器,建立了相应的量测方程;阐述了主滤波器的最优估计融合算法,并给出了该算法与集中滤波算法等效的条件;最后采用无反馈的模式对组合导航系统中的联邦滤波算法进行了计算机仿真与分析.结果表明,联邦滤波算法可以充分利用各导航传感器的信息,并在减少计算量的前提下有效地提高导航系统的精度,具有较大的工程应用价值.     

基于DSP的微型捷联惯性导航系统设计

捷联式惯性导航系统是一种先进的惯性导航技术,是近年来惯性技术的主要发展方向之一.该文章介绍了基于光纤陀螺的捷联惯导系统的设计,相对于平台惯导系统,捷联系统有很多优点,硬件简单,便于安装、维修和维护,大大降低了系统的成本.但捷联算法运算量大,因此需要用运算速度高的数字信号处理器作为解算单元,可以满足要求.给出了捷联惯导系统的数学模型以及方框图,重点介绍了系统的软件实现,给出了流程图,结果证明这一设计切实可行.     

电子罗盘在捷联惯导初始对准中的应用

由于低成本捷联惯导系统难以完成航向自对准,故引入电子罗盘来解决此问题。本文介绍电子罗盘TCM2的航向测量原理,并提出基于椭圆假设的非线性两步估计算法来补偿电子罗盘误差;讲述电子罗盘在捷联惯导初始对准过程中的应用;分别进行了电子罗盘误差补偿和捷联惯导初始对准实验。实验结果显示,补偿后的航向角误差能控制在1°以内;且将补偿后的电子罗盘用于捷联惯导初始对准能缩短对准时间,提高对准精度。