基于IMU与激光雷达紧耦合的混合匹配算法

针对线、面特征匹配的激光雷达测距与地图构建算法(Lightweight and Ground-Optimized Lidar Odometry And Mapping,LeGO-LOAM)在自动导引运输车(Automated Guided Vehicle,AGV)室内室外实时建图与定位时,易出现激光里程计累积误差大和旋转估计不准确等问题,本工作采用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)与激光雷达紧耦合的LeGO-LOAM算法,通过IMU为激光雷达提供的初始位姿信息,构建IMU与激光雷达联合误差函数,实现位姿共同迭代优化.其中,对于室外结构化信息较少时,在点对点的迭代最近点算法(Iterative Closest Point,ICP)较高定位精度的基础上,结合LeGO-LOAM算法和ICP算法互补性,进一步提出基于IMU与激光雷达紧耦合的混合匹配算法:当环境中结构信息较多时,激光里程计采用LeGO-LOAM算法,而当环境中结构化信息较少时采用ICP算法.实验结果表明,基于IMU与激光雷达紧耦合的混合匹配算法可有效降低激光里程计相对位姿误差和累积误差,提高AGV小车定位精度以消除部分地图重影.     

Intelligently tuned wavelet parameters for GPS/INS error estimation

This paper presents a new algorithm for de-noising global positioning system (GPS) and inertial navigation system (INS) data and estimates the INS error using wavelet multi-resolution analysis algorithm (WMRA)-based genetic algorithm (GA) with a well-designed structure appropriate for practical and real time implementations because of its very short training time and elevated accuracy. Different techniques have been implemented to de-noise and estimate the INS and GPS errors. Wavelet de-noising is one of th...     

飞行仿真环境中惯性测量单元建模

准确的惯性测量单元(IMU)模型对飞行仿真至关重要,模型的准确性直接影响仿真试验的可靠性.为了在飞行仿真试验中能够提供有效的角速度和线加速度数据,需要建立准确的惯性测量单元仿真模型.在推导陀螺和加速度计数学模型的基础上,提出了建立陀螺及加速度计的仿真模型方法.为提高模型准确性,考虑了IMU误差影响.通过模拟AD公司的M...     

Nonlinear aircraft sensor fault reconstruction in the presence of disturbances validated by real flight data

This paper proposes an approach for Inertial Measurement Unit sensor fault reconstruction by exploiting a ground speed-based kinematic model of the aircraft flying in a rotating earth reference system. Two strategies for the validation of sensor fault reconstruction are presented: closed-loop validation and open-loop validation. Both strategies use the same kinematic model and a newly-developed Adaptive Two-Stage Extended Kalman Filter to estimate the states and faults of the aircraft. Simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed approach compared to an approach using an airspeed-based kinematic model. Furthermore, the major contribution is that the proposed approach is validated using real flight test data including the presence of external disturbances such as turbulence. Three flight scenarios are selected to test the performance of the proposed approach. It is shown that the proposed approach is robust to model uncertainties, unmodeled dynamics and disturbances such as time-varying wind and turbulence. Therefore, the proposed approach can be incorporated into aircraft Fault Detection and Isolation systems to enhance the performance of the aircraft.     

机载激光雷达数据处理质量控制与解决方案探讨

随着机载激光雷达技术的迅速发展,其数据处理已经成为整个生产过程的一个重要环节。文章就激光雷达数据处理过程中的GPS差分解算、坐标转换、点云数据分类、影像连接点、最终产品等的质量控制与解决方案进行分析和探讨。     

遥测测试中的IMU初始对准问题

本文在分析惯性测量单元(IMU)的解算算法的基础上,利用姿态转动分析了遥测测试中惯性测量单元(IMU)数据解算的初始四元数提取方法,并对其进行推导和验证,仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于运动传感器的远程健康监护系统研究

摘要设计了一种基于惯性测量单元((IMU Inertial Measurement Unit)的远程健康监护系统。首先采集固定在人体上的4个惯性测量单元的加速度、地磁和角速度数据,然后对数据采用卡尔曼滤波器进行融合,最后将融合后的姿态数据写入I3VH文件后传输到远程医护人员的计算机,以便医护人员对病人进行监护。实验结果表明,系统能实时准确地采集到人体的姿态数据,并能实时地再现人体的动作。     

一种小型惯性测量单元的精确标定技术

研究了一种基于MEMS陀螺和加速度计的惯性测量单元(IMU)的系统标定技术,建立了陀螺和加速度计的温度漂移和非线性误差模型,采用逐步线性回归法对以上模型进行了简化,并设计了补偿算法;实时补偿效果表明,在-40℃~60℃的温度变化范围内,惯性测量单元的零位偏值、偏值稳定性和非线性度都达到较高精度,这种误差标定方法可有效解决MEMS-IMU惯性器件误差的标定与补偿问题。     

基于振动陀螺的动态零位校准及其误差补偿

根据固态振动陀螺输出信号和噪声特点对其构成的低成本惯性测量单元(IMU)的原始传感信号进行了快速小波滤波和灰色理论建模处理。运用累加生成操作(AGO)方法得到有规则的单值对应非线性函数,并获得陀螺零位输出在三维空间中的单值映射模型。以时间和温度为输入,根据灰色神经网络建立陀螺的漂移模型,对累加生成方法生成的单值对应非线性函数进行逼近,从而提高了动态测量精度。同时采用活动阈值融合算法,优化陀螺和加速度计动态测量数据。实验证明,上述方法和算法有效提高了系统测量精度。     

小波滤波在惯性测量组合误差补偿中的应用

为了补偿捷联惯导中惯性测量组件的误差,根据惯性测量组合中陀螺的动、静态误差在频率范围的不同分布,介绍了小波滤波的一般理论和方法,提出用一种利用最优低通IIR滤波器和小波滤波相结合的方法抑制惯性测量组合中陀螺静、动态误差.实验数据仿真结果表明,该方法有效抑制了陀螺噪声,提高了陀螺输出稳定性和使用精度.