GPS/INS组合导航系统设计及实现方案

将两种或多种导航系统(或传感器)组合起来成为一个综合系统,其导航性能比单一的系统好,因此组合导航系统目前已成为导航系统的发展方向之一。现代控制理论的成就,特别是最优估计理论的数据处理方法,为组合导航系统提供了理论基础。介绍了GPS/INS组合导航系统的经典组合方式和采用卡尔曼组合滤波器的组合方式。重点对采用卡尔曼滤波的软件组合方式进行分析和推导,将全组合滤波法和分布式组合滤波法进行了较全面的比较。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统;针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计;搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性;仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

一种INS-GPS-DVL容错组合导航系统

针对某船载导航系统精度和容错性能不能满足应用要求的问题,提出了一种基于信息融合技术的容错组合导航系统方案。研究了该组合导航系统的滤波算法,通过半物理仿真实验研究了该导航系统的性能。结果表明：所设计的组合导航系统可提供高精度的导航信息,提高导航系统综合性能。     

MEMS-SINS/GPS组合导航系统设计

针对我国军用和民用领域对微小型组合导航系统的迫切需求,提出了基于MEMS技术的SINS/GPS组合导航系统方案。为设计低成本、小体积、低功耗、高精度、高稳定性的组合导航系统,对微小型组合导航系统进行了研究,设计了传感器模块电路、数据处理电路和串口通信电路。基于ARM芯片STM32F401RE进行了硬件设计,根据卡尔曼滤波算法设计了组合导航系统的软件和位姿估计算法。测试结果表明,所设计的组合导航系统满足导航精度要求。     

野外自主车陆地组合导航系统研究

在分析了各种导航系统特点的基础上，本文提出了一种新的组合导航系统－由陆地惯性系统和全球定位系统构成的陆地组合导航系统，在建立组合导航系统数学模型的基础上详细讨论了组合滤波器设计，系统校正方式等设计问题，分析了系统非线性和斜坡等对导航系统性能的影响。     

无人机多传感器组合导航系统仿真研究

惯性导航系统受到陀螺和加速度计误差的影响,导航定位误差随着时间累积甚至发散.解决惯导系统误差累积的有效方法是采用组合导航系统.随着其他导航系统性能的不断提高,以惯导系统为中心,其他导航系统为辅助的组合导航系统是目前的研究热点.给出了一种以惯导系统为主,GPS和磁航向传感器为辅的多传感器组合导航系统,并对该组合导航系统进行了仿真研究.通过对仿真结果进行分析,验证了所提出的组合导航系统能够满足无人机导航任务的要求并且具有良好的稳定性.     

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。     

组合导航系统在四旋翼无人机上的实现

针对无人飞行器行业的快速发展和导航系统对飞行器的重要性,提出了组合导航系统的融合方案。介绍了捷联惯导系统的原理、姿态算法。通过对惯性传感器进行误差标定和补偿,利用扩展卡尔曼滤波器建立了INS/GPS组合导航系统。仿真实验表明,组合导航系统的工作性能要优于纯惯性导航系统,能够为飞行器提供较高的导航精度。最后,将这种组合导航系统在四旋翼无人飞行器上进行了实现。     

自适应模糊粒子滤波在组合导航中的应用

常用的卡尔曼滤波不能解决组合导航系统中的非线性问题,为了进一步提高组合导航系统定位性能,基于粒子滤波和模糊逻辑提出自适应模糊粒子滤波方法.该方法减小了对系统动态及工作环境的依赖,提高了对载体状态的估计精度.并且解决了组合导航系统中卫星信号被遮挡的情况下进行状态估计的问题.通过利用GPS与INS组合导航系统数学仿真证明了方法的可行性、及对组合导航系统的定位精度和鲁棒性的提升,是对于目前常用的组合导航算法的拓展和完善.有很好的应用价值.     

基于组合导航系统的网络故障检测与容错技术研究

论述了基于VxWorks实时操作系统和组合导航系统的各种故障,然后主要针对组合导航系统中的网络故障进行分析,为系统排除网络故障的决策提供依据。在此基础上对系统的网络的故障提出检测和容错的方案,提高组合导航系统的可靠性。     

综合导航系统中的实时多任务软件设计

论文分析了基于实时多任务体系的飞机综合导航系统的软件结构,根据导航系统的功能和数据流,将导航软件划分为多个具有不同优先级的任务,并在嵌入式实时多任务操作系统VxWorks上实现了飞机综合导航系统的软件设计。采用这种实时多任务软件结构,能够有效地降低软件设计的复杂度,显著提高导航系统软件的可靠性、实时性和运行效率,满足了现代飞机导航系统发展的需要。     

微小型导航系统中高精度导航计算机设计

通过分析微小型组合导航系统中导航计算机的功能要求,确定了导航计算机的硬件设计指标。提出以高性能浮点型TMS320C6713数字信号处理器(DSP)为核心处理器芯片,设计了高速18位差分A/D转换电路、16位D/A转换电路等多种接口电路,运用现场可编程逻辑技术有效地降低了系统设计复杂度。设计并实现了可靠的程序实现流程,使捷联惯性航姿系统脱离通用计算机平台。实验证明:基于DSP的组合导航系统的精度和实时性能够达到设计要求,并且,便携、价廉,对导航系统在微小型领域的广泛使用具有实际意义。     

基于“软硬结合”平台的导航战体系对抗与评估系统研究

为了实现全规模、等要素的真实或近真实条件的导航战体系对抗及评估,基于"软硬结合"平台的导航战体系对抗与评估系统提出"软硬结合"的系统架构,即用计算机网络把试验推演评估仿真分系统和对抗硬件平台系统试验连接起来,设计的试验推演评估仿真分系统基于软件虚拟方式满足系统灵活性及一定规模的要求,和工程体系对照的物理仿真分系统具备装备实体物理特性,"软硬结合"模式通过硬件设备可与软件模型无差别的等效集成,共同构建试验环境;在导航战体系对抗过程中实现了对体系的信息流、时间流、预期试验结论等验证内容,实现了进行全规模、全要素验证要求,并具备灵活性与真实性有效统一;现有初步规模设备的典型应用场景对抗的试验结果表明,"软硬结合"平台这一体系能够满足相应的体系化、网络化系统对抗和多层次、全方位的体系对抗需求。     

嵌入式车载导航系统信息平台的开发

以WinCE(Microsoft Windows CE)为底层操作系统,EVC(Embedded Visual C )为开发环境,结合superMap相关工具,可以实现嵌人式车载导航系统信息平台的开发;结合自身开发实例,文中主要介绍了基于这一思路的车载组合导航系统信息平台的开发流程和相应的关键技术,涉及到WinCE调试开发环境的建立、电子地图的制作和集成GIs(地理信息系统)应用程序的开发等三个方面;该信息平台软件数据结构清晰、代码效率高,易于开发、管理和升级;同时也为类似嵌入式系统软件开发提供了一个很好的解决方案,基于此可实现针对不同智能终端对象和满足不同应用需求的各种嵌入式GIS信息平台的开发.     

基于PC104的水下航行器导航系统设计

导航系统是水下航行器的重要组成部分,为了实现水下航行器的精确导航,采用了以PC104工控计算机为核心、GPS定位和惯性导航相结合的导航系统的改进方案,给出了导航系统的工作原理及基本硬件组成,介绍了惯性测量单元、GPS、电子罗盘等传感器与主控计算机进行通讯的各个软件模块的功能,并使用了异步卡尔曼滤波器进行数据融合与航位推算;该系统在提高导航精度的同时还具有通用性,可适用于不同类型的水下航行器。     

一种新的导航系统仿真轨迹设计方法

飞行轨迹动态参数是验证捷联惯导系统、组合导航系统等算法有效性的重要依据。利用飞行控制原理设计了一种通用的飞机飞行仿真轨迹,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了飞行轨迹仿真软件。该仿真软件产生的数据有效地测试了某型导航系统导航参数的误差精度,验证了捷联惯导算法的正确性。     

冗余组合导航系统的软件设计及可靠性分析

提出了冗余组合导航应用软件的实用设计方法，当组合导航应用软件中多个任务模块采用N文本法和恢复块法进行冗余设计时，给出了含有容错模块的软件系统的可靠性的评价模型及计算方法。     

基于改进RBPF算法的轮式机器人SLAM导航系统设计

传统的机器人导航系统在复杂的地形环境中常常无法引导机器人躲避突然出现的障碍物,无法精准采集数据;为此提出一种改进RBPF算法的轮式机器人SLAM导航系统,对系统硬件和软件进行设计;改进RBPF算法是一种滤波算法,将激光雷达与里程计的信息作为提议分布,提高了导航精度;系统硬件主要由导航功能模块、底盘驱动模块、控制模块组成,利用RPLIDAR A1型激光雷达设计导航功能模块,并设计底盘驱动模块和控制模块;软件设计中,以改进RBPF算法为基础,设计了轮式机器人SLAM导航系统的实现程序,应用算法代入的方式加强了普通轮式机器人导航算法对粒子计算与卡尔曼滤波的敏感程度;实验结果表明,在有障碍物的室内场景中,与传统滤波算法以及基于软件库系统相比,改进RBPF算法规划的路径更短,导航错误点出现率降低了30%左右。     

基于半实物仿真的多普勒雷达测试系统设计

结合多普勒导航雷达工作原理,提出基于半实物仿真的多普勒导航雷达测试系统设计方案,重点对测试系统硬件结构、软件设计、基于回波模拟器的半实物仿真系统结构进行了讨论.该系统具有良好的通用性、灵活性、易扩展性,并且人机交互简单,经实际运行验证,该系统能对多普勒导航雷达进行全面、高精度、快速测试.     

基于Android的无源北斗船用导航终端的设计

主要介绍研究、设计一款基于北斗的船用导航终端,采用S3C6410 ARM11开发板、基于Linux内核的Android开源操作系统和无源北斗接收机。设计一个导航软件接收定位信息并提取定位数据,通过对定位数据和输入的航迹进行导航参数的分析和计算来实现导航。