捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

北斗双星／SINS组合导航中的捷联惯导算法研究

摘要针对北斗双星／SINS组合导航系统,研究了捷联惯导的姿态和速度更新算法。将等效旋转矢量算法应用与姿态解算,消除了传统的四元数算法存在的不可交换性误差对导航精度的影响,并对速度解算中的划浆误差进行了补偿。将算法应用到北斗双星／捷联惯导组合导航系统,通过实际的跑车实验验证算法的有效性。     

多普勒雷达/光纤捷联惯导组合导航同步方法研究

针对采用ARINC429总线通信的多普勒雷达/光纤捷联惯导直升机机载自主组合导航系统的时间同步问题,提出了一种有效的多普勒雷达同惯导间的软件同步方法;通过判断ARINC429总线上多普勒雷达信号的Label位标志,结合光纤捷联惯导的5ms中断时刻和嵌入式导航计算机提供的计时器,采用插值和外推的方法实现了多普勒雷达与光纤捷联惯导间信号的同步;最后对所设计的系统进行了长航时地面动态跑车试验,系统经同步后的的定位精度验证了所提方法的合理性和有效性。     

改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载SINS/Odometer速度量测和位置量测组合导航算法的潜在缺陷,提出了改进量测算法.在分析里程计输出误差模型的基础上,将里程计标度因数误差和惯导系统安装偏差均列入状态变量,并将1 s内惯导位置增量和航位推算位置增量之差作为量测值进行组合导航.车载试验使用精度为0.02°/h的激光陀螺捷联惯导系统,采用该算法后行驶54 km,定位精度可达行驶里程的0.08％.离线分析进一步证实,改进算法可以快速估计出各项传感器误差、安装偏差和初始对准误差,从而保证系统的定位和定向精度.     

井下捷联惯导系统导航数据处理滤波分析

针对现有煤矿井下定位技术误差较大、准确性不足的问题,引入了捷联惯导系统对煤矿井下人员和设备进行精确定位导航。为进一步提高捷联惯导系统的定位精度,提出了采用扩展卡尔曼滤波和采样卡尔曼滤波对系统数据进行滤波的算法,分析了扩展卡尔曼滤波和采样卡尔曼滤波的滤波原理,并对算法公式以及滤波效果进行了仿真分析。仿真结果表明,在假设井下噪声为高斯白噪声的前提下,采样卡尔曼滤波抖动性较小,曲线更为平滑,即滤波后的数据更加接近于真实数据,能够更准确地反映出坐标信息,且误差基本控制在允许的范围之内,具有较好的滤波效果。     

基于OpenGL的捷联惯导系统可视化仿真实现

提出了一种应用于捷联惯导系统的可视化仿真方法。详细介绍了在VC环境下利用三维开放图形库OpenGL开发视景系统的全过程。仿真结果表明该方法具有良好的实时性和实用性。     

捷联惯导导弹的YHSIM仿真程序设计

文中介绍了YHSIM仿真程序的程序结构框架,对捷联惯导导弹进行了建模分析,并对相应的仿真算法和步长进行了分析.在此基础上对捷联惯导导弹进行了YHSIM仿真程序设计.程序运行结果证明了应用YHSIM仿真程序进行捷联惯导导弹仿真设计具有比较好的效果.     

捷联惯导导弹的YHSIM仿真程序设计

文中介绍了YHSIM仿真程序的程序结构框架,对捷联惯导导弹进行了建模分析,并对相应的仿真算法和步长进行了分析。在此基础上对捷联惯导导弹进行了YHSIM仿真程序设计。程序运行结果证明了应用YHSIM仿真程序进行捷联惯导导弹仿真设计具有比较好的效果。     

捷联惯导系统罗经对准仿真研究

分析了传统的平台式惯导的理论基础、给出了控制框图,在此基础上,将平台罗经对准的思想应用到捷联惯导系统的罗经对准,研究了捷联式惯导系统罗经自对准技术,给出了根据捷联罗经对准的指标求罗经控制参数的公式和罗经对准的理论对准误差,建立捷联罗经对准的连续控制系统模型,并将该连续控制系统的模型离散化,得到捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型,由于实际应用中,罗经对准只能通过程序的形式串行实现,将捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型转化为等效的程序实现.通过对连续控制系统、离散系统和等价的串行程序3种实现方式进行仿真,仿真结果表明了捷联惯导罗经对准的有效性,罗经对准实际误差和理论误差的一致性,以及3种对准方式的等价性.     

动态捷联惯导/多卫星组合导航自适应联邦滤波算法研究

研究了一种基于动态扰动的滤波算法,用以提高动态扰动情况下捷联惯导/多卫星组合导航系统 的精度和可靠性．该算法采用几何精度因子（GDOP）对量测噪声进行自适应调节,利用卡尔曼滤波器的新息 量对状态噪声协方差阵进行整体控制,同时根据具有时变特性的各子系统误差协方差阵对信息分配系数进行 自适应调节．通过对SINS/GPS/Galileo/北斗组合导航系统的仿真,分析对比了常规联邦滤波、Sage 自适应联邦 滤波和本文所提自适应联邦滤波算法．结果表明,该自适应联邦滤波算法能够有效抑制动态扰动,提高组合 导航系统的精度和可靠性．     

掘进机全站仪与捷联惯导组合定位方法

针对基于全站仪的掘进机定位方法因井下粉尘过大等导致光路被遮挡而无法进行定位、基于捷联惯导的掘进机定位方法累计误差随时间推移逐渐增大的问题,提出一种掘进机全站仪与捷联惯导组合定位方法。首先,采用全站仪测量掘进机位置参数,采用捷联惯导测量掘进机位姿参数并进行解算;然后,将捷联惯导测量的掘进机所在位置经纬度转换为西安80坐标系下的坐标值,实现与全站仪测量坐标系的统一;最后,采用卡尔曼滤波方法将全站仪与捷联惯导测量数据进行融合,获取掘进机位姿数据。试验结果表明该方法具有较高的定位精度:x方向的定位误差最大值为0.029 1m,最小值为0.010 0m,平均值为0.019 93m;y方向的定位误差最大值为0.029 5m,最小值为0.011 0m,平均值为0.018 26m。     

惯导卫星组合导航辅助的视觉导盲仪定位建图

视觉即时定位与建图(VSLAM)算法能够为穿戴式视觉导盲仪提供必要的位姿信息和环境信息。针对穿戴式视觉导盲仪对定位与建图精度的要求,提出了一种利用IMU/GPS组合导航辅助VSLAM的算法。在双目ORB-SLAM的跟踪线程中,将匀速运动模型改进为基于IMU/GPS组合导航位姿数据的运动模型,并且构造了综合视觉与组合导航数据的非线性优化,以提高跟踪线程的稳定性、提升定位精度。同时,局部建图线程的地图优化中也融合了组合导航数据,提高局部地图的精度,便于导盲仪检测环境信息,最终得到在大范围场景下稳定运行的定位与建图算法。在实际场景中的试验结果表明,该融合算法抑制了VSLAM的累积误差,同时VSLAM能够有效抑制GPS受环境影响产生的定位偏移误差,最终的定位精度达到0. 47 m。该算法提高了VSLAM建图效果,基本满足了视觉导盲仪对定位精度和环境信息的应用需求。     

捷联惯导计算机设计

介绍了捷联惯导计算机系统的研制，整个系统是以高速数字信号处理单片机TMS320C25为核心的单CPU结构的计算机系统，用16位高精度AD676芯片实现惯性组件输出的模拟量信号的A／D转换，并采用FIFO存储器实现8位数字输出，整个系统具有结构简单、可靠性高等特点。     

捷联惯导静基座初始对准技术仿真

捷联惯导在初始对准时,按载体的运行状态来分,可以分为静基座和动基座对准。从静基座捷联惯导初始对准的原理出发,推导了捷联惯性导航系统静基座初始对准的误差动态方程和量测方程,构成了卡尔曼滤波模型。最后将卡尔曼滤波模型应用于静基座初始对准,并进行了仿真。     

游移方位捷联惯导系统软件测试与仿真

用C语言实现了游移方位捷联惯导系统的实时软件仿真;分别以圆球和参考旋转椭球体作为地球模型进行导航参数计算;用圆球模型下的飞行轨迹数据对圆球模型,椭球模型,加惯性元件误差的椭球模型下的捷联惯导系统导航参数进行测试;提出将速度通道和高度通道联立求解的方法.以提高速度,高度计算的准确性;并解决了导航参数解算中出现的计算周期同步问题;分析了误差来源,比较了圆球和参考旋转椭球体之间的差异;验证了该惯导系统仿真的正确性,证明了该测试方法的可行性。     

捷联惯导系统多位置对准仿真研究

利用把线性时变系统作为分段常系数系统来研究其可观性的方法,对多位置静态捷联惯导系统的误差方程进行了可观性分析,并采用卡尔曼滤波技术,对平台误差角及测量元件误差进行了估计,给出了两位置及三位置的方差仿真曲线。仿真结果表明三位置对准提高了方位误差角及垂直陀螺误差的可观度,从而加速了它们的收敛速度,提高了系统的对准、标定精度。     

基于Matlab/Simulink的捷联惯导系统仿真运动轨迹生成器

为了对捷联惯导系统的算法以及各种组合式导航滤波算法进行仿真测试,需要运动轨迹生成器产生数据源.设计了一种基于Matlab/Simulink的交互式的运动轨迹生成器,它具有图形界面,可以由人实时操纵载体的运动,产生任意的二维平面运动轨迹,并扩展出惯导系统需要的六自由度的陀螺和加速度信息.     

导航算法对捷联惯导系统精度的影响分析

导航算法精度的高低直接影响着捷联惯导系统的性能。在惯性元件输出为增量形式的条件下对捷联惯导系统姿态更新、速度更新和位置更新算法进行分析。仿真实验得出:在影响导航精度的因素中,姿态更新算法最大,速度更新算法和位置更新算法次之。为导航算法的研究提供一定的借鉴。     

基于Vega的舰载捷联惯导虚拟平台的航迹仿真

运用虚拟现实技术(Virtual Reality;VR)对捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)进行模拟的方案,可以有效地提高研发效率,节约研发成本;现在利用Multigen Vega交互仿真环境与VC++6.0开发环境,建立虚拟方针环境;随之针对建立的舰载惯性导航系统航迹仿真的数学模型,分别利用毕卡逼近算法、双子样算法和三子样算法,进行导航解算;最后由真值和所得解算值,实时同步绘制了原始轨迹和解算轨迹,实现了在模拟平台下的航迹仿真;两组轨迹的结果显示的误差,能直观显示出算法的计算误差大小;如此,使得惯性系统的仿真数据可以更加直观的表现出来。