SINS/GPS组合导航方法设计

根据SINS/GPS组合导航的基本原理,重点研究联合卡尔曼滤波方法在组合导航中的应用,基于最优化理论的数据融合技术,通过分析纯惯性导航系统的误差,建立了组合导航系统的误差模型,设计了高可靠性、易于工程实现的简化联合卡尔曼滤波器和对应的数据融合算法。并对该导航系统进行了动态实验,结果表明组合导航能有效抑制导航参数误差,提高导航精度。     

不同环境下的GPS/IMU数据融合

为提高Kalman滤波组合导航的估计精度,在考虑系统估计误差相关的情况下,提出了采用环境背景下不同传感器的有效性概率加权GPS/IMU组合导航自适应衰减记忆滤波的融合算法。通过对各种算法进行仿真分析发现,新算法的融合估计精度高于相应的未考虑环境信息的GPS/IMU融合估计精度 新算法具有几乎和有效概率加权Kalman滤波融合算法相同的融合估计精度,但其误差变化较后者平稳。表明新算法可有效地提高系统融合估计的精度和可靠性。     

基于改进图优化的惯性/卫星/视觉组合导航方法

惯性/卫星/视觉组合导航在城市复杂环境下可以获得较高精度的连续定位信息,因此应用越来越广泛。但外界环境变化引起的传感器误差会导致组合导航精度下降,甚至造成组合导航结果发散。针对低成本惯性/卫星/视觉组合导航过程中因环境因素产生的传感器误差问题,提出基于改进图优化算法的惯性/卫星/视觉组合导航算法。在传统图优化算法的基础上,在代价函数中引入鲁棒核函数对环境引起的传感器误差进行过滤,并且在惯性测量单元（inertial measurement unit,IMU）预积分中加入地球自转加速度补偿来提高预积分精度,进而提高组合导航精度。最后基于kaist城市行驶数据集设计了对比实验,验证结果表明,提出的改进图优化方法可以有效过滤因外界环境因素产生的传感器误差,相比于传统的图优化方法导航精度提升了7%。     

GPS/DR车辆组合导航改进的粒子滤波算法研究

粒子滤波是一种基于Monte Carlo仿真的最优回归贝叶斯滤波算法,在组合导航系统的观测精度较低时能获得较好的滤波效果,但在观测精度较高时,不但可能导致滤波发散,而且存在重要性分布函数难以选取,出现粒子退化的现象。为了克服这些缺点,文章研究GPS/DR车辆组合导航改进的粒子滤波算法,提出了基于改进粒子滤波算法的GPS/DR车辆组合导航信息融合技术。采用马尔科夫链蒙特卡洛(MCMC)移动方法,移动粒子样本到状态空间中的新位置,既保证了移动后的粒子样本和实际概率函数同分布,又防止了大量后选粒子被拒绝。用改进的粒子滤波算法和扩展Kalman滤波算法,分别对GPS/DR车辆组合导航系统进行仿真实验,结果表明,改进的粒子滤波算法能减小导航定位误差,滤波性能明显优于扩展卡尔曼滤波。     

基于联合卡尔曼滤波的GPS/DR融合仿真

目的 研究GPS(Global Positioning System)与DR(Dead Reckoning)组合导航融合技术,使AGV获得更加稳定可靠的导航定位数据.构建出适用于GPS/DR组合导航系统的联合卡尔曼滤波器.方法 在GPS(全球定位系统)基础上增加DR(航位推算系统)用以辅助GPS定位.采用randn()函数作为随机数发生器,基于MATLAB软件对联合卡尔曼滤波融合算法进行理论分析及仿真研究.创新性的提出系统补偿系数G,将它用于联合卡尔曼滤波中,使得滤波效果可人工调控.结果 设计出适用于AGV的GPS/DR组合导航系统联合卡尔曼滤波器,建立MATLAB仿真模型.在MATLAB仿真模型中AGV行驶路程为50 m,GPS导航误差范围为6m,信号波动较大.DR导航最大误差为1.8m,误差逐渐累积,结果不收敛.GPS/DR组合导航系统误差为0.2m,信号波动平稳,结果收敛.结论 GPS/DR组合导航系统即克服了GPS信号的遮蔽问题,又充分利用了DR的短时高精度自主定位的优势.仿真结果表明,该方法在保证了系统定位精度前提下,有效提高了系统的容错性和工作可靠度.     

基于联邦滤波的INS／GPS组合导航系统数据融合研究

针对INS导航定位的精度低、GPS导航定位的非自主性,采用INS／GPS组合导航的方式,重点阐述了系统模型的建立,在Matlab／Simulink平台下对系统进行仿真实验时,采用了基于无重置的联邦卡尔曼滤波器的组合方案,实验表明了组合系统比任何单一的导航系统的定位精度都要高,是一种可行的导航方法．     

SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究

为克服捷联惯导系统SINS误差随时间积累、长期精度差和全球定位系统GPS易失锁、不易实时控制的缺点,本文研究了SINS和GPS的原理,在惯导误差分析的基础上,同时考虑SINS/GPS组合导航的杆臂误差和时间不同步误差,建立以速度和位置误差为观测量的SINS/GPS系统状态空间模型和观测方程;采用扩展卡尔曼滤波EKF算法对SINS/GPS的组合系统进行信息融合。Matlab仿真结果表明,本文建立的模型组合导航提高了定位精度。     

基于有向图切换的INS/GPS组合导航VSMM算法

INS/GPS组合导航系统量测噪声统计特性随着载体机动、外界扰动等影响发生变化,传统的卡尔曼滤波方法对于这种量测噪声变化系统的滤波精度不高,甚至会出现发散现象。针对上述问题,将机动目标跟踪中的变结构多模型滤波算法引入INS/GPS组合导航滤波中,提出了一种基于有向图切换的变结构多模型INS/GPS组合导航算法,并对此算法进行了仿真。仿真结果表明:该算法能够适应系统量测噪声变化,定位误差小于交互式多模型算法,并有效地降低了滤波过程中的计算量。     

一种新颖的基于GPS与DTMB组合系统的定位跟踪算法研究

针对GPS卫星信号在楼群密集的城市和室内存在定位盲区而无法单独完成定位的难题,考虑到地面数字电视信号的自身优越性,提出GPS与DTMB组合导航的无缝定位方法.该方法通过融合多源信号的观测量来保证定位的精度,采用扩展卡尔曼滤波(EKF)算法对多源信号进行最优估计,并对比分析不同信号源组合下的定位跟踪效果.仿真结果表明,EKF滤波估计轨迹能较好地接近目标运动的真实轨迹,均方根误差约20 m,满足无缝定位需求,且参与定位的组合信号源参数越多,定位精度就越高.证明了在GPS定位盲区,采用GPS与DTMB进行组合导航定位的可行性.     

改进神经网络辅助的GPS/INS组合导航算法

针对全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)组合系统中GPS中断时,导航性能会急剧降低的情况,提出了一种改进径向基神经网络结合自适应滤波辅助的组合系统导航算法.该算法探讨了遗传算法参数寻优和最近邻聚类学习算法,解决了径向基神经网络训练中参数合理选取的问题,构建了INS加速度增量、姿态增量与GPS位移增量之间的非线性映射模型.当GPS出现故障时,利用该映射模型和改进的自适应滤波实时预测出GPS伪位置与其对应的协方差,进而计算出预测位置辅助的导航解,利用实测数据对算法进行验证.结果表明:GPS发生故障情况下,改进径向基神经网络算法能够辅助组合系统解算出稳定的次优导航解,其精度明显优于纯INS导航.     

基于辅助惯性导航的数据地图特征分析

为评价地图匹配辅助导航参考地图的导航性能,本文定义的统计特征参数新增加了数据采集平台采样周期和测量精度2个参数.用数值仿真的方法进行了导航精度试验.其地图匹配算法采用较通用的递归处理匹配算法.利用实验结果建立了导航性能与新的统计特征参数之间的关系模型.     

A novel vehicle navigation map matching algorithm based on fuzzy logic and its application

A new real-time map matching algorithm based on fuzzy logic is proposed. 3 main factors affecting the reliability of map matching, including the distance between the vehicle location and the matching road segment, the angle between the vehicle direction and the road segment direction and the road connectivity are discussed. Fuzzy rules for the distance, angle and connectivity are presented to calculate the matching reliability. 2 indicators for estimating the matching reliability are then derived, one is the lower limit of the reliability, and the other is the limit error of the difference between the maximal value and the second-maximal value of the reliability. A real-time mapmatching system based on fuzzy logic is therefore developed. Using the real data of global positioning system(GIS) based navigation and geographic information system(GPS) based road map, the method is verified and the results prove the effectiveness of the proposed method.     

无人驾驶飞机GPS导航系统的设计与实现

介绍了目前无人驾驶飞机（无人机）的几种定位和导航方法，提出了一种新的无人机导航系统：ＧＰＳ导航系统；论述了该系统的总体方案，分析了其关键技术；设计并实现了系统的硬件和软件；给出了试验结果。该系统可自主导航，也可用遥控系统辅助导航。它可用遥测系统监测飞行，在屏幕地图上显示预定航线和飞行航迹。它可用单个ＧＰＳ接收机导航，也可利用遥控信道进行ＧＰＳ差分。这是一种应用前景很好的无人机导航系统。     

A Map-Matching Algorithm for GPS/DR Integrated Navigation Systems Based on Dempster-Shafer Evidence Reasoning

GPS (Global Positioning System) has been widely used in car navigation systems. Most car navigation systems estimate the car position from GPS and DR (dead reckoning). However, the unknown GPS noise characteristic and the unbounded DR accumulation of errors over time make the position information with undesirable position errors. The map matching can improve the position accuracy and availability of the vehicular position system. In this paper, general principle of map matching is investigated according to segmentation and feature extraction, and a map matching algorithm based on D-S (Dempster-Shafer) evidence reasoning for GPS integrated navigation system is proposed, which can find the exact road on which a car moves. For the experiments, a car navigation system is developed with some sensors and the field test demonstrates the effectiveness and applicability of the algorithm for the car location and navigation.     

车辆GPS/DR/DM组合导航系统的研究

研究了车载GPS/DR/DM组合导航系统.通过分析GPS(GlobalPositioningSystem)和DR(Dead-Reckoning)各自导航、定位的原理及特点,以及DM(DigitalMap)的特点,设计了一种新型的低成本车辆兵器GPS/DR/DM组合导航系统,并且用自适应的扩展卡尔曼滤波对组合系统进行了仿真实验,证明了本系统的可行性.车辆GPS/DR/DM组合导航系统无论从精度还是可靠性来说较常规的导航系统都有明显的改善和提高,GPS/DR/DM组合导航系统是一种较为理想的车辆导航系统.     

面向复杂城市道路网络的GPS轨迹匹配算法

车辆GPS轨迹的地图匹配是交通大数据挖掘中的一项重要的基础性工作,可靠的轨迹匹配结果对于道路交通运行状态监测、实时交通信息发布、车辆定位与智能调度、出行路径选择行为分析等具有重要意义。由于城市道路网络中大量存在高架路、主辅路和立体交叉等复杂的道路场景,传统的地图匹配算法在这些场景下难以对车辆轨迹进行准确匹配。针对这一问题,该文提出一种基于道路网络拓扑结构的轨迹匹配算法,将轨迹匹配问题转换为在加权道路网络中寻找最优路径的问题。利用成都市道路网络中上万辆出租车的实际运行轨迹数据对本文算法进行了验证,结果表明在复杂的城市道路网络中应用该算法能够获得较高的匹配成功率和准确率。     

GPS/电子地图车辆导航系统研究

介绍了基于GPS/电子地图的车辆导航系统.该系统利用模式识别方法实现地图匹配,并采用GPS接收机所记录的车辆行驶轨迹来更新道路,可以较好地校正GPS定位和显示误差.车辆行进实验表明:地图匹配和GPS更新算法可以使系统导航性能得到明显改善.     

对GPS/INS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析

GPS/INS组合技术广泛应用于精确制导武器导航中,随着GPS/INS组合导航超紧耦合方式的逐渐成熟,整个导航系统的抗干扰能力显著提升。为了对采用GPS/INS超紧耦合精确制导武器有效实施导航对抗,以GPS接收机不同环节的性能下降指标将干扰形成的威力区用受扰区、半失效区和失效区来进行划分,结合接收机工作过程和GPS/INS超紧耦合对接收机跟踪环结构设计的影响,推导分析了在匹配谱干扰下P(Y)码和M码信号捕获、跟踪和解调性能指标降至划分临界值时接收机射频前端所需的干扰功率。考虑干扰来向与接收天线增益的关系,仿真得到干扰源在不同高度下各威力区发射功率随有效距离的变化关系。在此基础上,对GPS/INS超紧耦合精确制导武器的导航对抗连续压制作用距离进行仿真分析,进而完成对干扰源数量和部署位置的建模求解。分析和解算结果可为载荷和高度受限的升空干扰源在GPS/INS超紧耦合精确制导武器导航对抗中的实际运用提供借鉴和参考。     

基于GPS/GPRS的校园定位监控系统设计

运用GPS/GPRS模块设计了一套校园定位监控系统,GPS通信系统运用GPS模块接收来自GPS定位卫星的定位信息,经过进一步的存储和解析处理,在LCD与PC机上实时显示,并通过OZI软件制作电子地图以完成在电子地图上实现自动导航功能.此外扩展了GPRS模块,将定位信息以GPRS通信的方式传送到监控终端,实现了校园的监控、调度、报警等功能.     

基于网格分块的快速地图匹配算法

为了满足地图匹配的实时性和精确性要求,提出一种基于网格分块的快速地图匹配算法。根据网格分块思想将铁路网进行分块并建立空间索引,通过将 GPS定位点与铁路网格相匹配,快速确定其所在网格,运用铁路网络的拓扑结构、历史信息以及方向角确定匹配路段,用改进的投影匹配算法进行误差修正。实验结果表明,该算法是一种精度高、实时性好的地图匹配算法。