车辆动态数学模型辅助的惯性导航系统

提出了一种利用车辆的动态数学模型改善车载低成本惯性导航系统精度的方法．通过车辆的运动学模型和非完整约束条件得到虚拟的位置和速度观测量，与前向速度一起辅助惯性导航系统，惯性导航系统修正后的方位角又用来改善车辆的运动学数学模型．利用解析分析和协方差仿真方法研究了该组合导航系统的可观测性、理论分析和仿真结果都证明了通过车辆动态数学模型的辅助，低成本惯性导航系统的精度可以得到改善．该方法可作为当全球定位系统(GPS)暂停工作时的一种备份导航系统，在较长时间内限制惯性导航系统的误差，从而提高整个导航系统的冗余性和完整性．     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

基于ARM的组合导航系统设计与实现

介绍了一种利用车载惯性导航设备和GPS导航卫星进行车辆实时定位的导航系统.系统的设计主要是基于分散性的卡尔曼滤波算法模型和嵌入式系统进行.测试结果表明该系统具有较高的精度,是行之有效的.     

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.     

捷联/天文/多普勒组合导航技术在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

低成本MIMU/GPS组合导航系统设计与实验

高精度惯性传感器的昂贵价格在一定程度上限制了惯性导航系统(INS)的进一步推广应用,然而低成本微型惯性测量单元(MIMU)的出现,为INS的推广应用了带来了新的契机。文中提出了一种适合于工程应用的低成本MIMU/GPS组合导航系统的结构与方案,并给出了组合导航系统位置速度交替组合模式的数学模型。考虑到未知工作环境中各类噪声统计参数的未确定性易使经典的卡尔曼滤波器发散,因此文中采用了闭环自适应卡尔曼滤波器对子系统的数据进行融合处理;设计了低成本的组合导航系统原理样机,并进行了跑车实验。跑车实验及事后数据处理分析结果表明:该系统具有较高的长时间导航精度以及良好的可靠性和鲁棒性。     

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(G1obal Positioning System)和DR(Dead—Reckoning)各自导航、定位的原理及特点，以及DM(Digital Map)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．     

北斗车辆自适应组合导航技术研究

车辆在“城市峡谷”、高架桥下、隧道等环境利用北斗卫星导航系统进行导航过程中,存在卫星导航信号易受遮挡和干扰的局限性.将北斗卫星导航系统同惯性导航系统、里程计等传感器进行组合,运用Kalman滤波技术进行多传感器的信息融合,能够较好地提高导航精度以及导航系统整体的自主性、抗干扰性、容错性和可靠性.针对现有车辆导航系统可靠性不高的问题,着重对基于Kalman滤波的北斗车辆自适应组合导航可靠性进行了相关研究.     

基于Dymola的车辆液压悬架系统的仿真

建立1/4车辆液压主动悬架的数学模型;提出一种基于压力反馈的液压主动悬架系统,采用Modelica编程语言在Dymola软件平台上建立系统的仿真模型;通过仿真调试得到优化的控制参数,并通过样机实验将优化后的系统在强斜坡信号下的车身位移响应与被动悬架系统进行比较,车身的系统动态响应得到很大的改善.结果证明通过Modelica仿真语言和Dymola中的数值求解器可有效地解决系统多领域分析优化问题.     

主动雷达导引头速度信息辅助捷联惯导的组合系统性能分析

主动雷达导引头(ARS)在飞行中段向地面开机，可利用多普勒效应得到沿导引头波束方向的速度测量值，具有辅助惯导的潜力。文中采用卡尔曼滤波算法，建立了导引头波束速度信息辅助惯导的模型。研究表明，利用该测速信息可辅助捷联惯性导航系统(SINS)，构建主动雷达／捷联惯导系统，在不增加导航设备的基础上，可提高纯惯导系统的精度。该系统能给出米级精度的速度信息，明显抑制了惯导位置误差的增长，具有良好的应用潜力。     

低速运动载体在参考地图上的定位研究

在分析了低速运动载体利用参考地图定位辅助惯性导航系统（INS）的特点之后,认为现有的匹配定位算法不适应修正低速航行运动载体的INS误差,因而相应地提出了一种单步等值线匹配算法. 在该算法中加入了误匹配判断和惯性导航与匹配定位方法之间的转换逻辑判断,以保证算法的有效性和稳定性. 仿真结果表明,在可匹配区其定位精度与地图格网间距相关,圆概率误差(CEP)可以达到地图网格间距的0 7倍.     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。     

长航时惯导系统的模糊控制内阻尼算法

针对惯导系统长时间工作时导航误差舒拉振荡幅度随时间发散的问题,提出了一种适用于长航时惯导系统的内阻尼算法.设计了二阶阻尼网络,采用模糊控制器判断载体当前时刻的运动状态,制定数据融合策略,控制惯导系统在无阻尼与内阻尼状态之间切换.算法利用满足内阻尼条件时刻的惯导速度作为参考进行阻尼,摆脱了对外部信息的依赖,保证了惯导系统工作的自主性.海上试验结果表明,该算法明显地抑制了导航误差的舒拉周期振荡,可有效提高长航时惯导系统的导航精度.     

传递对准精度评估中参考匹配量的转换和修正

探讨了采用卡尔曼平滑算法对传递对准精度作评估时，参考系统DGPS的速度和位置输出的转换和修正算法，详细推导了导弹瞬时所在点及初始所在点的地理坐标系相对准惯性坐标系的偏斜角微分方程，以及根据DGPS的地速输出值计算准惯性坐标系内速度和根据DGPS的地理坐标输出值计算在准惯性坐标系内直角坐标值的计算公式。仿真结果表明，由转换和修正引起的在准惯性坐标系内的速度误差小于lmm／s，位置误差小于lm，足以满足平滑处理的精度要求。     

弹载主INS与SAR天线IMU传递对准方法

本文以助推—滑翔导弹为研究对象,针对其飞行中、末段采用的INS/SAR组合制导体制,建立了发射点惯性系下惯导系统误差传播模型、观测模型,给出了弹载主INS和SAR天线附加IMU的传递对准方法,并通过数学仿真验证了方法的有效性.     

基于地图匹配的自主导航算法

已知环境下为弥补卫星信号丢失带来的导航精度下降问题,提出了基于地图匹配的组合导航算法。自主导航系统采取INS/GPS组合方案,在GPS信号有效时,建立基于道路约束的环境地图,GPS信号无效的时候利用已建立的环境地图辅助惯性导航,减少导航误差。通过实测数据,针对GPS信号无效的情况进行了计算机仿真,给出了实际路试结果。结果表明,新算法有效提高了导航精度。     

针对水下辅助导航相关匹配算法的特征区最优航迹规划

水下辅助导航中修正惯导累积误差的主要方式之一是利用水下地球物理场的分布特征进行相关匹配以实现准确定位,但是相同的匹配算法对于特征区内不同的航迹规划其性能却表现各异。针对上述问题提出了平行航迹差异度算法,实现了特征区的最优航迹和最优通道规划。水下辅助导航仿真实验表明:该算法可作为水下辅助导航相关匹配算法的一部分,而且可以有效地提高水下载体的导航精度。     

传递对准中主惯导速度匹配量的实时构造算法

研究了当机载主惯导和弹载子惯导分别采用地理坐标系和准惯性坐标系作为导航坐标系时，传递对准过程中主惯导速度匹配量的实时构造算法。提出了利用主惯导导航参数实时构造主惯导速度匹配量的地速转换和修正算法，利用主惯导加速度计输出实时构造主惯导速度匹配量的比力积分算法，以及利用主惯导导航参数和加速度计输出实时构造主惯导速度匹配量的比力积分修正算法。仿真结果表明，3种实时算法在算法精度和计算量方面各有所长。     

一种低成本地磁匹配导航方法

针对地磁匹配依赖惯性系统信息的现状,提出了仅利用磁测计和里程计的低成本地磁场定位方法.为解决搜索空间过大的问题,以遗传算法在匹配区域搜索可能的航迹.遗传算法用相关性度量作为适应度函数,并以定向而非随机方式实现变异.仿真结果显示,在仅提供地磁场测量信息与测点间距的条件下,该方法能够以较小误差有效实现任意形状航迹的匹配.     

一种加速度计螺旋下落时误差系数的Allan方差分析

随着卫星导航定位系统和惯性导航系统（INS）的不断发展,由2种系统组成的组合导航系统已经在很多方面发挥了积极作用。随着组合导航系统技术日臻成熟,低成本的INS也得到了广泛应用,MEMS惯性器件体积小、功耗低,便于低成本系统的实现,但缺点是误差较大。为了对MEMS惯性器件的误差项进行分析和识别,多位研究人员使用Allan方差方法对惯性器件长时间数据进行处理对加速度计螺旋下落时的误差项进行了Allan方差分析,介绍了Allan方差分析方法的原理和实现方法,并利用该方法对加速度计的各个误差项进行了辨识通过对加速度计的实测数据进行处理和分析,属于短时间内Allan方差分析方法,并给出了加速度计各个误差项识别结果,对后续分析被测运动物体的姿态计算精度有参考价值。