基于局部重力场模型的惯性/重力组合导航方法

随着水下航行器对导航定位精度要求的不断提高,单一的导航系统难以满足实际的需求,因此,组合导航系统已逐步成为国内外研究的热点问题。水下航行器的惯性导航系统误差随时间累积,利用重力异常数据辅助导航可以修正惯性导航系统误差。文中以全球重力场模型EGM2008为基础,结合局部实测重力异常数据,利用移去-恢复技术修正初始重力场模型的位系数,从而得到局部精确的重力场模型。为了解决系统量测方程无具体解析表达式的问题,提出利用正则化粒子滤波方法对组合导航系统的定位误差进行估计。计算机仿真结果表明,该滤波算法能够有效地提高惯性/重力组合导航系统的定位精度。     

声纳技术在海底地形辅助导航中的应用

精确导航是潜艇和其它水下航行器长距离水下安全航行的基本保障。目前，潜艇常用的船位推测法、惯性导航系统都存在定位误差随时间积累的特性。因此，必须定期地用外部信息对其进行校准。提出采用多波束声纳实时获取海底地形再与海底地形数据库的地形数据进行相关匹配，并通过小波快速迭代求精匹配算法，得到当前潜艇位置信息，将其作为参考点对惯性导航系统误差进行修正。实验结果显示，海底地形辅助导航匹配速度快，使导航精度明显提高。     

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.     

联邦卡尔曼滤波在水下航行器组合导航系统中的应用

为了提高水下航行器的导航定位精度,设计了以捷联式惯性导航系统、地形匹配、多普勒计程仪等构成的组合导航系统,建立了各子导航系统的误差模型,采用联邦滤波技术对水下组合导航进行信息融合,建立了水下组合导航系统的观测方程并进行了计算机仿真.仿真结果表明:使用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合提高了组合导航系统定位精度和定位可靠性,能满足水下航行器高精度和高可靠性的要求.     

重力场的克立格估值研究

重力无源导航通过重力图的匹配实现水下自主导航定位，对纠正惯导系统固有导航误差具有重要的意义，重力测量值通常是稀疏的，因此研究重力场的空间变异性和插值算法，获取重力场的连续分布图是重力无源导航的工作基础，提出将地质统计学中的克立格算法用于重力估值，并绘制重力分布等值线图，通过交叉检验法，将估值结果与用距离平方反比法的估值进行比较，结果表明克立格算法明显优于距离平方反比法，所做的研究是实施重力无源导航定位的基础，对下一步的重力图匹配及导航误差的修正具有重要的意义。     

一种月球探测器软着陆阶段惯性导航方法

专利号:200710130188.1专利权人:北京控制工程研究所简介:本发明涉及一种月球探测器软着陆阶段的惯性导航方法,属于月球探测器软着陆阶段惯性导航技术领域。其包括下列步骤:一是建立月球导航方程,由陀螺得到月球探测器的姿态信息、加速度及综合轨道初值与姿态信息得到惯性导航轨道;二是测速仪根据姿态信息得到探测器速度,测距仪根据姿态信息得到探测器位置;三是惯性导航轨道综合探测器速度和位置,经过滤波修正得到最终的导航轨道数据。本发明利用测距、测速信息对惯性导航结果进行修     

水下导航定位弹性架构及关键技术

水下导航定位是综合PNT体系的重要组成部分。水下环境复杂，水下用户的导航定位服务应尽可能利用一切可利用的PNT信息源。本文对水下导航定位所涉及的技术进行系统梳理，并从技术体系多机理性、信息源基础设施冗余互补、用户终端弹性化3个方面设计了水下导航定位体系的弹性化架构，建议水下导航定位技术体系应由以惯性导航、原子钟为核心的多机理技术组成，信息源基础设施架构由考虑合理冗余布局的实体基础设施和高精度数字基础设施组成，导航定位终端弹性设计强调场景智能感知、传感器开放弹性接入、信息弹性融合。最后讨论水下弹性导航定位的基础设施建设和弹性终端研制的关键技术。     

弹用捷联式惯性导航系统数值仿真

以某导弹规划航迹为对象,对捷联式惯性导航系统进行了数值仿真.通过规划航迹数据提取出弹体的比力和角速度信息,输入至惯性测量器件模型,以其输出激励导航计算模块,得到弹体的位置、速度、姿态角误差等导航数据,将其与规划航迹中相应的数据对比得到计算误差.同时由捷联式惯性导航系统的误差方程建立SIMULINK模型,给出了模型的仿真结果.对比计算误差与模型仿真结果,验证了捷联式惯导系统数值仿真的正确和有效性.     

管道内检测导航定位技术

针对管道内检测器在管道运行中的定位问题,提出了一种利用导航定位系统进行管道内检测器定位的辅助方法.当管道内检测器进行管道检测时,在管道内检测器上加装惯性导航器件（IMU）构成导航定位系统,将获得的导航定位信息和速度修正信息存储在存储器中.利用导航算法对数据进行处理,采用卡尔曼滤波器对误差进行修正,分析得出管道内检测器的姿态变化和位置变化信息.实验结果表明,通过计算能够获得实验模型运行的姿态变化信息,描绘出实验模型的行进轨迹,分析出实验模型对于初始位置的地理坐标变化情况,为工程实验提供了更多的参考信息.     

INS/DVL组合导航系统在水下载体中运用研究

根据水下载体长时间在水下盘行的特点，建立了INS／DVL组合导航的工作模式，推导了该组合模式的组合形式和卡尔曼滤波算法，并通过计算机仿真技术分析了INS／DVL组合导航系统的性能和精度，说明了在惯性导航系统基础上引入多卜勒速度计程系统可以极大提高载体在水下的导航精度。     

小型惯导系统设计与实现

采用一种基于FPGA的小型惯性导航系统设计方案,分别介绍了系统中导航传感器的选择及系统的结构,设计了基于FPGA的导航计算机,并利用A ltera公司的NIOSⅡ处理器为核心,完成数据采集和处理的功能。通过对硬件结构的描述分析了系统中各个电路模块的功能,给出了各个模块的实现方案,并制作了采用该设计的小型惯导系统。针对M IMU中确定性的系统误差较大的问题,采用一种安装误差角与标度因数解耦的微惯性测量单元精确标定方法,对陀螺仪和加速计进行确定性误差项的补偿处理。通过实验测试,对比原理样机的实测数据与补偿后结果,验证了该惯导系统的可靠性以及补偿方案的可行性.     

Identification of coefficients in platform drift error model

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｏｆＩＮＳ ,ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｉｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｂａ ｓｉｓ .Ｇｙｒｏｄｒｉｆｔｅｒｒｏｒ ,ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｏｕｔｐｕｔｅｒｒｏｒａｎｄｓｏｏｎｃａｕｓｅｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｄｒｉｆｔ .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｃｕｒａｃｙ ,ｗｅｃａｎｕｓｅｔｈｅｇｙｒｏｓａｎｄａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓｏｆｈｉｇ…     

惯导组件多路脉冲计数系统设计

为了提高惯导组件的标定效率,减少数据传输过程中的瓶颈,设计了一种基于USB接口的多路脉冲计数系统.该系统在FPGA内部对24路惯导组件脉冲信号进行无缝计数;然后,通过GPIF接口,建立了一条无需CY7C68013A的中央处理器参与的数据传输通道;数据可由通用串行总线上传至上位机。系统经过长时间测试,运行稳定,获取数据准确,能满足惯导组件性能标定的要求.     

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     

SCVN16/17容错惯性导航系统的接口设计

针对ＳＣＶＮ１６／１７容错惯导系统,设计了一种远端数字复示器（ＲＤ１,ＲＤ２）和航迹仪（ＨＪＹ）的信息接口电路,该接口电路实现了ＳＣＶＮ１６／１７,ＲＤ１,ＲＤ１,ＲＤ２和ＨＪＹ之间数据格式和接口协议的转换,及对ＳＣＶＮ１６／１７容错惯导系统的故障判断和系统的自动切换等功能,同时该接口电路的设计采用了多项措施提高系统的可靠性,在实际应用中,该接口装置可靠地完成了其功能。     

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。     

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。     

基于MEMS与Android智能手机融合的 室内个人导航算法

针对微机电系统(micro-electro mechanical system,MEMS)惯性器件在导航解算中存在较大的累积误差问题,提出了一种基于MEMS惯性器件与Android智能手机融合的室内个人导航算法.导航算法在捷联惯性导航算法的基础上,根据人行走时的运动特点,引入了零速度检测与修正算法来检测人行走过程中的静止状态,并对行人静止时刻的速度和位置信息进行校正,以降低累积误差.导航解算中由于陀螺仪漂移导致获得的行人运动方向角误差较大,故采用MEMS陀螺仪输出姿态信息与Android智能手机中的电子罗盘方向角融合的行人运动方向校正算法来获取行人运动方向,并结合滑动均值滤波算法来进一步校正行人的运动方向,提高导航精度.最后通过实验结果验证了导航累积误差修正算法的可行性和有效性.     

基于地磁辅助惯性导航的状态反馈系统研究

针对MEMS技术的惯性传感器低精度的特点,提出一种高精度的组合导航算法,采用地磁辅助导航进行闭环校正,并对地磁的自差和航向角进行观测,以达到较高的惯性导航精度和更高的动态性能。实验证明,状态反馈的惯性导航系统能很好地克服惯导的误差累积,大幅度提高了地磁导航的抗干扰能力,得到较好的导航精度。