基于ARM的移动机器人组合导航系统设计与实现

为了实现室外自主移动机器人的导航定位需求,利用微惯性测量单元(MIMU)和全球卫星定位系统(GPS)接收机,设计并实现了一种基于ARM Cortex M4内核的SINS/GPS组合导航系统。详细介绍了系统硬件组成、软件结构,并在此基础上实现了Kalman滤波的SINS/GPS组合导航算法。将该组合导航系统安装于旅行者II移动机器人,采用差分GPS对组合导航系统性能进行评估。实验结果表明:该系统具有较高的精度,达到了设计要求,具有良好的实用性。     

低成本MIMU/GPS组合导航研究

针对微惯件测量组合无法长时间单独工作、GPS卫星信号不稳定的问题,提出MIMU/GPS组合导航的方法.对MIMU的误差建立模型,采用松组合方式,设计卡尔曼滤波器,除取姿态、速度、位置的误差作为状态变量外,另取仪表的误差作为状态变量.对姿态、速度、位置进行反馈校正.在GPS卫星信号在某些条件下短时间丢失的情况下,微惯性测量组合单独导航,然后再重新获取GPS卫星信号的情况下进行Kalman滤波组合导航仿真,仿真结果表明该算法简单易实现,能满足导航精度要求,且在GPS卫星信号短时间丢失的情况下有较高的导航精度.     

MEMS SINS-GPS组合导航系统设计

为实现满足中低精度要求的低成本导航系统,选用MEMS惯性传感器研制了捷联式惯性导航系统(SINS);针对MEMS惯性传感器噪声较大和惯性导航系统误差随时间迅速累积的问题,利用小波对MEMS陀螺信号进行了降噪处理,并采用SINS-GPS卡尔曼滤波组合导航系统以消除惯导系统的误差累积,输出较高精度的速度、位置信息.对SINS和组合导航系统进行了仿真实验,实验结果表明所建系统的长时间导航性能有一定改善.     

低成本IMU/GPS组合导航系统设计

纯惯导数据自主性强、更新率高、实时性好,但系统误差会随时间积累。GPS将误差限制在一定范围内,但数据更新较慢,易受外界干扰。以IMU、GPS和磁航向计构成的低成本组合导航系统已成为目前研究的热点。本研究构建了低成本小型航姿系统。为了更好地满足工程需要,增强系统的实时性,考虑到时间延迟对系统的影响,设计10维卡尔曼滤波器用于导航计算,实测跑车并对数据进行仿真。初步结果表明,所构建的组合导航系统精度和稳定性均满足导航要求。     

基于Cortex-M4的多传感器组合导航系统设计

针对移动机器人导航定位需求,设计了一种低成本、便携式的多传感器组合导航系统.采用ARM Cortex-M4内核的STM32F407处理器为电路核心,利用微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星定位系统(GPS)以及电子罗盘作为导航数据源,进行了相关的硬件设计;采用移动导航平台进行实验验证,通过实测数据进行分析,结果表明:该组合导航系统可以有效提高导航精度,使其导航定位经纬度误差稳定在1.0m左右,航向角误差稳定在0.8°以内,对移动机器人导航有一定的参考价值.     

基于卡尔曼滤波的无人机组合导航系统设计

针对卡尔曼滤波在实际应用中遇到的系统通常不是严格线性的问题,改进了在组合导航系统中常用的卡尔曼滤波方法,用扩展卡尔曼滤波对INS和外部测量源的信息进行融合,推导了无人机GPS辅助惯性导航系统的导航方程.通过分析GPS和INS的定位原理,建立了GPS和INS的误差模型.完成了以INS为主导航系统,GPS作为辅助系统的组合导航系统的扩展卡尔曼滤波设计.最后,将线性卡尔曼滤波和扩展卡尔曼滤波的结果进行了仿真对比分析,结果表明:扩展卡尔曼滤波更适合系统为非线性的情况.     

SINS/GPS组合导航系统设计与DSP实现

本文给出一种以DPS为核心的SINS/GPS组合导航系统设计,完成了硬件电路的设计,包括惯性传感器件的选取及电路各个模块的设计:实现了软件算法,采用了工程上实用的四元数捷联导航系统的算法.本系统用DSP替代传统使用的微处理器作为捷联惯导系统的核心处理器,可以减小系统的体积和成本,提高其性能价格比,使系统具备更好的应用价值和市场前景.     

基于组合导航技术的观光车行驶坡度检验系统

由于景区内部观光车运营环境和车辆本身特性的影响,为了保证观光车的安全运营,景区内部行驶道路的坡度有着严格的限制和要求,传统方法需要人工对行驶路线中的坡度进行测量,任务繁重且测量精度低。针对上述问题,提出一种基于惯性组合导航技术的观光车行驶坡度检验仪器,使用高精度组合惯导模块实时获取观光车的位置、坡度,并且能够通过手机端实时获得数据分析结果,观测行驶状态。     

Sigma-Point直接式卡尔曼滤波惯性组合导航算法

基于西格玛点采样加权的方法,以姿态、速度和位置等9个导航参数为状态向量,以卫星导航系统的速度和位置组成6维观测向量,构建直接式卡尔曼滤波器,融惯性导航系统求解和状态估计的过程为一体,直接描述系统导航参数动态过程.仿真结果验证了惯性组合导航Sigma-Point直接式滤波方法的有效性,表明该非线性直接式滤波方法可提高惯性组合导航系统的导航精度和对飞机、导弹等载体非线性机动过程的适应性.     

基于DSP的水下机器人组合导航系统设计

以实际科研项目为背景,研究了基于DSP＋单片机主从式双CPU结构的组合导航系统,可以兼顾导航系统数据I／O功能和运算功能,并且实现两者合理的分配。单片机实现外部多传感器的数据采集,DSP对所采集的数据进行数据运算和处理,同时采用双口RAM共享数据的方式保证双CPU间高速的数据通信。最后通过跑车实验,验证了导航计算机可以有效的融合多传感器的导航信息,达到运载体导航定位的精度和性能要求。     

基于MIMU/GPS组合导航系统的应用研究

根据车载导航系统发展现状,提出了一种基于GPS和MIMU技术的低成本的、可用于市场推广的组合导航系统方案。采用MIMU与GPS松散组合方式,以速度和位置作为观测量设计了Kalman滤波器。该方案以ARM9作为中央处理器,详细介绍了系统的设计与实现。经测试,该系统与传统GPS相比,具有更高的稳定性和更精确的导航精度。     

基于MIMU/GPS的组合导航计算机设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统微型化、高精度的要求,以TI公司TMS320VC33型浮点DSP器件为CPU,Altera公司的Cyclone系列EPlC6Q24017型号FPGA为外设扩展器件,设计了一种实时性好、精度高、体积小,外设配置灵活的组合导航计算机系统;采用浮点放大器和FPGA实现了MIMU的高速、高精度数据采集;采用单片机控制接收,判断和校验GPS-OEM板异步串口输出的报文;各处理器之间通过双端口RAM共享数据,从而实现了分布式控制.     

基于MEMS-SINS/GPS的组合导航系统设计

针对小型无人机导航系统低成本、微小型、高效性的特点,提出了基于捷联惯导(SINS)\卫星定位(GPS)的组合导航系统设计方案,深入研究了组合导航系统的关键技术;分析了MEMS传感器误差对导航系统的影响,建立了系统误差模型;采用利于工程实现的基于位置、速度误差作为状态向量,以松耦合方式进行集中式Kalman滤波,对SINS/GPS信息进行融合,避免了传统SINS系统状态模型非线性,滤波器设计困难的问题;最后对系统进行了仿真;仿真结果表明,该组合导航系统成功抑制了SINS系统的积累误差,提高了导航精度与可靠性,具有广阔的应用前景。     

基于强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统

研究微型惯导系统优化导航,在实际工程应用中设计强跟踪滤波器的MIMU/GPS组合导航系统,为验证整个组合导航系统的正确性和可靠性,采用软件无线电平台,进行了系统硬件架构和算法设计,使得整个系统具有较强的灵活性和可扩展能力.系统组合方式采用伪距、伪距率紧密组合.滤波器部分引入对突变状态具有较强鲁棒性和跟踪能力的强跟踪滤波器,对系统进行了最优估计和反馈校正.进行车载仿真试验,结果表明,整个系统组合效果显著,跟踪精度满足了设计要求.     

位置-姿态并行滤波的DR/GPS组合导航算法

文章提出了带有反馈校正的位置、姿态并行滤波器结构,以满足各子系统对滤波周期的不同要求。结合姿态角子系统特点设计了量测噪声方差阵自动加权的自适应扩展卡尔曼滤波算法。仿真结果表明该算法能够有效地利用各传感器信息,给出较好的融合结果。     

UKF滤波在MIMU/GPS组合导航系统中的应用

微惯性测量组件(MIMU)的陀螺和加速度计随机误差较大,系统短时间内的计算误差发散很快,本文推导了惯导误差的Φ角非线性模型,模型的状态变量包括:位置误差,速度误差,数学平台的姿态误差角,陀螺和加速度计的常值偏置.MIMU经过初始对准后,方位误差角可能仍然很大,误差具有较强的非线性,本文使用UKF滤波方法来对误差进行估计,利用GPS来辅助MIMU进行组合导航,通过输出和反馈互相结合的混合校正方式提高了导航精度.     

基于DSP的MSINS/GPS组合导航计算机设计

介绍了以DSP为核心的MSINS/GPS分布式控制组合导航计算机的设计方法.为降低系统成本,选用TI公司的DSP作为导航算法处理机,采用TL16C550和MAX3160设计了RS-232/485/422多协议串口,实现该系统与主机的通信.鉴于GPS-OEM板异步串口输出的报文在接收时需要进行判断和校验,采用单片机单独控制接收,并将预处理数据存储到双口RAM中,节约CPU的时间.对于MSINS六路数据的采集,则采用CPLD作为调度机,将A/D转换结果也放于双端口RAM中.系统还采用GPS接收机输出的1PPS脉冲,结合CPLD产生的时序实现MSINS和GPS数据的同步采集.     

基于DSP的车载GPS/DR组合导航系统硬件设计

针对低成本组合导航技术发展的需要,结合主要传感器特点,本文介绍了以浮点DSPTMS320VC33为组合导航算法实现的核心处理器,利用TL16C554进行通信口扩展的GPS/DR组合导航系统的设计方案,给出了系统硬件的设计方法。所设计的系统具有体积小、成本低、实时性好、可靠性高、扩展性好等特点,具有广泛的应用价值。     

一种SINS／GPS组合导航系统的数字仿真方法

组合导航系统的数字仿具对于系统、方案论证有着重要的意义，目前国内各种期刊当中关于SINS／GPS组合导航方面的文章都较少涉及数字仿真的算法，针对这种情况，在查阅有关文献、上机实验的基础上，文中总结出了一种SINS／GPS组合导航系统的数字仿真方法。SINS和GPS采用位置、速度综合模式，使用卡尔曼滤波技术，给出了数字仿真结果，并对结果进行了分析。     

某型炮兵装备GPS/GLONASS一体化定位系统设计与实现

针对两大定位系统(GPS或GLONASS)单一定位存在众多不足:定位数据不准确,可靠性不高,易受环境影响等,而GPS/GLONASS一体化定位则在可靠性、定位精度、操作效率、信息安全等方面都得到明显改善;为此,提出一种GPS/GLONASS一体化定位方案,通过优化求解PZ-90坐标与WGS-84坐标转换关系,探讨利用伪距法确定转换参数,以快速求解整周模糊度为突破,研究一体化定位模型;并对系统进行了总体设计;实验表明GPS/GLONASS一体化定位灵敏稳定、安全高效,在定位中将有广泛应用前景.