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GPS辅助MIMU静止条件下的初始对准方法
被引量:
5
1
作者
张复建
单斌
+2 位作者
王跃钢
杨波
腾红磊
《航天控制》
CSCD
北大核心
2018年第5期58-63,共6页
当载体处于静止状态时,针对微惯组测量噪声大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS辅助微惯组进行初始对准。在粗对准过程中,通过加速度计输出信息解算水平姿态角,GPS解算...
当载体处于静止状态时,针对微惯组测量噪声大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS辅助微惯组进行初始对准。在粗对准过程中,通过加速度计输出信息解算水平姿态角,GPS解算航向角实现。在精对准过程中,建立四元数的状态空间模型,采用改进的自适应卡尔曼滤波算法估计四元数。仿真实验表明,采用滤波的方法,可以有效降低初始姿态角的估计误差,且载体的初始水平姿态角小于5°时,水平姿态角误差估计在5'之内,航向角误差估计在15'之内。
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关键词
微型惯性测量单元
初始对准
四元数
全球定位系统
自适应卡尔曼滤波
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职称材料
级联卡尔曼滤波在初始对准中的应用
被引量:
2
2
作者
张复建
单斌
+2 位作者
杨波
薛亮
腾红磊
《计算机测量与控制》
2018年第9期287-291,共5页
针对微惯组测量误差大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS和磁强计辅助微惯组进行对准;当载体处于静止状态时,没有外力作用,加速度计仅输出重力加速度信息,可提供水平姿...
针对微惯组测量误差大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS和磁强计辅助微惯组进行对准;当载体处于静止状态时,没有外力作用,加速度计仅输出重力加速度信息,可提供水平姿态角的观测信息,航向角观测由加速度计和磁强计的输出融合解算得到,通过构建级联的四个卡尔曼滤波器,分别实现水平姿态角、航向角、陀螺仪误差、失准角和加速度计零偏的估计,将估计的姿态角转换为待修正的姿态矩阵,利用估计的失准角对姿态矩阵作进一步修正,最终得到修正的姿态矩阵,完成初始对准目的。
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关键词
微型惯性测量单元
初始对准
全球定位系统
卡尔曼滤波
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职称材料
MIMU/GPS系统在卫星不足时的导航算法研究
被引量:
2
3
作者
张复建
单斌
+2 位作者
杨波
王跃钢
腾红磊
《现代防御技术》
2019年第2期30-35,共6页
随着微机电系统技术的不断发展,低成本的微型惯性测量单元在民用和军事方面应用越来越广泛,由于其测量误差较大导致系统误差出现发散的问题,通常采用卫星进行组合导航,抑制系统导航误差的发散。当可见卫星数为4颗及以上时,以松组合的方...
随着微机电系统技术的不断发展,低成本的微型惯性测量单元在民用和军事方面应用越来越广泛,由于其测量误差较大导致系统误差出现发散的问题,通常采用卫星进行组合导航,抑制系统导航误差的发散。当可见卫星数为4颗及以上时,以松组合的方式能实现较高精度的导航,当可见卫星数低于4颗时,松组合不能正常工作,但紧组合的方式依然能正常工作,当载体出现转弯或变向运动时,导航误差出现较大波动,尤其航向角误差出现缓慢发散的趋势。针对此问题,在伪距观测的基础上,通过增加姿态观测信息,提高系统的可观测性,仿真实验表明,在增加全姿态观测信息时,MIMU/GPS紧组合导航系统的导航误差不受载体运动状态的影响。
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关键词
微惯性测量单元
全球定位系统
紧组合
姿态观测
卫星不足
卡尔曼滤波
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职称材料
航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法
被引量:
10
4
作者
杨波
单斌
+2 位作者
王跃钢
张复建
薛亮
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第5期643-648,共6页
为了在卫星颗数少于四颗时实现高精度低成本导航,提出了一种基于航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法。采用MIMU与GPS构成MIMU/GPS组合导航系统;针对GPS卫星颗数少于四颗而无法定位的问题,利用MIMU导航解算获得的位置信息与GPS星...
为了在卫星颗数少于四颗时实现高精度低成本导航,提出了一种基于航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法。采用MIMU与GPS构成MIMU/GPS组合导航系统;针对GPS卫星颗数少于四颗而无法定位的问题,利用MIMU导航解算获得的位置信息与GPS星历数据信息构造等效伪距,将其与GPS输出的伪距对应相减作为组合导航量测之一;针对组合后航向精度较低甚至发散的问题,利用GPS输出的水平速度计算获得伪航向角,将MIMU导航解算获得的航向角与该伪航向角相减作为量测之二;采用卡尔曼滤波设计组合导航滤波算法。跑车实验结果表明,在多次出现卫星颗数少于四颗时,该组合导航方法的位置精度达到±10.3 m(3σ),水平姿态精度达到±20.1′(3σ),航向精度达到±19.5′(3σ)。因此,该方法有效解决了卫星颗数少于四颗时的高精度导航问题,而且显著提高了航向精度,特别是在失准角较大的情况下也能够实现滤波快速收敛。
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关键词
微惯性测量组合
全球定位系统
组合导航
紧组合
航向角
卡尔曼滤波
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职称材料
基于自适应姿态估计的MIMU/GPS紧组合导航算法
被引量:
10
5
作者
单斌
张复建
+3 位作者
杨波
王跃钢
薛亮
腾红磊
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第6期760-767,共8页
当可见卫星数低于4颗时,惯性/卫星松组合方式不能正常工作,紧组合方式虽能工作但当载体出现频繁的大角度转向时,导航误差易出现较大波动,特别是姿态角误差在长时间导航时出现发散的情况。针对上述问题,对比了当载体在频繁转向时,不同的...
当可见卫星数低于4颗时,惯性/卫星松组合方式不能正常工作,紧组合方式虽能工作但当载体出现频繁的大角度转向时,导航误差易出现较大波动,特别是姿态角误差在长时间导航时出现发散的情况。针对上述问题,对比了当载体在频繁转向时,不同的紧组合观测信息对系统导航误差的影响,提出基于多模型的自适应姿态估计方法。设计模糊逻辑推理,智能判断载体的运动状态,自适应分配对应姿态估计的权重,从而提高MIMU/GPS组合导航系统性能。仿真实验表明,该方法解算的速度精度在0.1 m/s以内,位置精度在5 m以内,而且不受载体大角度转向的影响,能够持续输出高精度的导航信息。
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关键词
组合导航
姿态估计
模糊逻辑
紧组合
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职称材料
一种残差模糊匹配的非线性目标跟踪改进算法
被引量:
2
6
作者
腾红磊
王跃钢
+2 位作者
杨波
单斌
张复建
《压电与声光》
CAS
北大核心
2019年第2期311-317,322,共8页
为解决目标跟踪中因系统滤波初值不准确和噪声统计特性未知引起标准非线性卡尔曼算法估计误差变大问题,该文提出一种基于残差的模糊自适应(RTSFA)非线性目标跟踪算法。在确定采样型滤波基本框架的基础上,给出了在线性化误差约束条件下...
为解决目标跟踪中因系统滤波初值不准确和噪声统计特性未知引起标准非线性卡尔曼算法估计误差变大问题,该文提出一种基于残差的模糊自适应(RTSFA)非线性目标跟踪算法。在确定采样型滤波基本框架的基础上,给出了在线性化误差约束条件下高斯权值的积分一般形式,并利用李雅普诺夫第二方法证明了该算法估计误差有界收敛的充分条件。进一步构建自适应噪声协方差矩阵在线估计噪声特性,并引入Takagi-Sugeno模型和量测椭球界限规则选择噪声估计器调节因子,有效提高了算法的收敛速度和滤波精度。通过滤波初值信息不明和量测噪声时变的纯方位目标跟踪模型,验证了非线性目标跟踪算法具有更好的跟踪精度和更强的鲁棒性。
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关键词
目标跟踪
滤波精度
确定采样型滤波
非线性
量测噪声时变
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职称材料
高阶DMCKF的BDS/GPS精密单点定位算法
被引量:
2
7
作者
张
兆龙
王跃钢
+2 位作者
腾红磊
张复建
刘海洋
《现代防御技术》
2018年第3期48-53,92,共7页
为提高BDS/GPS组合定位系统的精确性和稳定性,将高阶容积卡尔曼滤波(CKF)应用于定位参数估计,并利用矩阵对角化(DM)变换替代标准高阶CKF中的Cholesky分解过程。通过DM变换,由协方差矩阵分解得到的平方根矩阵具有状态统计量更加准确、保...
为提高BDS/GPS组合定位系统的精确性和稳定性,将高阶容积卡尔曼滤波(CKF)应用于定位参数估计,并利用矩阵对角化(DM)变换替代标准高阶CKF中的Cholesky分解过程。通过DM变换,由协方差矩阵分解得到的平方根矩阵具有状态统计量更加准确、保留原有特征空间信息的特点,从而提高了滤波精度;同时,DM变换的协方差矩阵不要求正定,增强了滤波的稳定性。测试结果表明,该滤波算法在提高定位精度和稳定性上有效、可行。
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关键词
半和改正模型
定位算法
非差分模型
高阶容积卡尔曼滤波
矩阵对角化变换
定位精度
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职称材料
题名
GPS辅助MIMU静止条件下的初始对准方法
被引量:
5
1
作者
张复建
单斌
王跃钢
杨波
腾红磊
机构
火箭军工程大学导弹工程学院
出处
《航天控制》
CSCD
北大核心
2018年第5期58-63,共6页
文摘
当载体处于静止状态时,针对微惯组测量噪声大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS辅助微惯组进行初始对准。在粗对准过程中,通过加速度计输出信息解算水平姿态角,GPS解算航向角实现。在精对准过程中,建立四元数的状态空间模型,采用改进的自适应卡尔曼滤波算法估计四元数。仿真实验表明,采用滤波的方法,可以有效降低初始姿态角的估计误差,且载体的初始水平姿态角小于5°时,水平姿态角误差估计在5'之内,航向角误差估计在15'之内。
关键词
微型惯性测量单元
初始对准
四元数
全球定位系统
自适应卡尔曼滤波
Keywords
Miniature inertial measurement units
Alignment
Quaternion
Global positioning system
A-daptive Kalman filter
分类号
TJ765.3 [兵器科学与技术—武器系统与运用工程]
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职称材料
题名
级联卡尔曼滤波在初始对准中的应用
被引量:
2
2
作者
张复建
单斌
杨波
薛亮
腾红磊
机构
火箭军工程大学导弹工程学院
出处
《计算机测量与控制》
2018年第9期287-291,共5页
文摘
针对微惯组测量误差大,尤其是陀螺仪误差较大,不能辨别地球自转角速度,造成捷联惯性导航系统不能实现自对准的问题,采用GPS和磁强计辅助微惯组进行对准;当载体处于静止状态时,没有外力作用,加速度计仅输出重力加速度信息,可提供水平姿态角的观测信息,航向角观测由加速度计和磁强计的输出融合解算得到,通过构建级联的四个卡尔曼滤波器,分别实现水平姿态角、航向角、陀螺仪误差、失准角和加速度计零偏的估计,将估计的姿态角转换为待修正的姿态矩阵,利用估计的失准角对姿态矩阵作进一步修正,最终得到修正的姿态矩阵,完成初始对准目的。
关键词
微型惯性测量单元
初始对准
全球定位系统
卡尔曼滤波
Keywords
miniature inertial measurement units
initial alignment
GPS
kalman filter
分类号
TP29 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
下载PDF
职称材料
题名
MIMU/GPS系统在卫星不足时的导航算法研究
被引量:
2
3
作者
张复建
单斌
杨波
王跃钢
腾红磊
机构
火箭军工程大学导弹工程学院
出处
《现代防御技术》
2019年第2期30-35,共6页
文摘
随着微机电系统技术的不断发展,低成本的微型惯性测量单元在民用和军事方面应用越来越广泛,由于其测量误差较大导致系统误差出现发散的问题,通常采用卫星进行组合导航,抑制系统导航误差的发散。当可见卫星数为4颗及以上时,以松组合的方式能实现较高精度的导航,当可见卫星数低于4颗时,松组合不能正常工作,但紧组合的方式依然能正常工作,当载体出现转弯或变向运动时,导航误差出现较大波动,尤其航向角误差出现缓慢发散的趋势。针对此问题,在伪距观测的基础上,通过增加姿态观测信息,提高系统的可观测性,仿真实验表明,在增加全姿态观测信息时,MIMU/GPS紧组合导航系统的导航误差不受载体运动状态的影响。
关键词
微惯性测量单元
全球定位系统
紧组合
姿态观测
卫星不足
卡尔曼滤波
Keywords
miniature inertial measurement units
global positioning system(GPS)
tightly-coupled
attitude observation
lack of satellite
Kalman filter
分类号
TN96 [电子电信—信号与信息处理]
下载PDF
职称材料
题名
航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法
被引量:
10
4
作者
杨波
单斌
王跃钢
张复建
薛亮
机构
火箭军工程大学控制工程系
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第5期643-648,共6页
基金
国家自然科学基金(61503390)
陕西省自然科学基金(2016JQ6014)
文摘
为了在卫星颗数少于四颗时实现高精度低成本导航,提出了一种基于航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法。采用MIMU与GPS构成MIMU/GPS组合导航系统;针对GPS卫星颗数少于四颗而无法定位的问题,利用MIMU导航解算获得的位置信息与GPS星历数据信息构造等效伪距,将其与GPS输出的伪距对应相减作为组合导航量测之一;针对组合后航向精度较低甚至发散的问题,利用GPS输出的水平速度计算获得伪航向角,将MIMU导航解算获得的航向角与该伪航向角相减作为量测之二;采用卡尔曼滤波设计组合导航滤波算法。跑车实验结果表明,在多次出现卫星颗数少于四颗时,该组合导航方法的位置精度达到±10.3 m(3σ),水平姿态精度达到±20.1′(3σ),航向精度达到±19.5′(3σ)。因此,该方法有效解决了卫星颗数少于四颗时的高精度导航问题,而且显著提高了航向精度,特别是在失准角较大的情况下也能够实现滤波快速收敛。
关键词
微惯性测量组合
全球定位系统
组合导航
紧组合
航向角
卡尔曼滤波
Keywords
micro inertial measurement unit
GPS
integrated navigation
tightly-coupled integration
heading angle
Kalman filter
分类号
V249.3 [航空宇航科学与技术—飞行器设计]
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职称材料
题名
基于自适应姿态估计的MIMU/GPS紧组合导航算法
被引量:
10
5
作者
单斌
张复建
杨波
王跃钢
薛亮
腾红磊
机构
火箭军工程大学导弹工程学院
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018年第6期760-767,共8页
基金
国家自然基金资助项目(61503390)
文摘
当可见卫星数低于4颗时,惯性/卫星松组合方式不能正常工作,紧组合方式虽能工作但当载体出现频繁的大角度转向时,导航误差易出现较大波动,特别是姿态角误差在长时间导航时出现发散的情况。针对上述问题,对比了当载体在频繁转向时,不同的紧组合观测信息对系统导航误差的影响,提出基于多模型的自适应姿态估计方法。设计模糊逻辑推理,智能判断载体的运动状态,自适应分配对应姿态估计的权重,从而提高MIMU/GPS组合导航系统性能。仿真实验表明,该方法解算的速度精度在0.1 m/s以内,位置精度在5 m以内,而且不受载体大角度转向的影响,能够持续输出高精度的导航信息。
关键词
组合导航
姿态估计
模糊逻辑
紧组合
Keywords
integrated navigation
attitude estimation
fuzzy logic
tightly-coupled
分类号
TN967.2 [电子电信—信号与信息处理]
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职称材料
题名
一种残差模糊匹配的非线性目标跟踪改进算法
被引量:
2
6
作者
腾红磊
王跃钢
杨波
单斌
张复建
机构
火箭军工程大学三系
火箭军士官学院
出处
《压电与声光》
CAS
北大核心
2019年第2期311-317,322,共8页
基金
国防预研究基金资助项目(403050202)
文摘
为解决目标跟踪中因系统滤波初值不准确和噪声统计特性未知引起标准非线性卡尔曼算法估计误差变大问题,该文提出一种基于残差的模糊自适应(RTSFA)非线性目标跟踪算法。在确定采样型滤波基本框架的基础上,给出了在线性化误差约束条件下高斯权值的积分一般形式,并利用李雅普诺夫第二方法证明了该算法估计误差有界收敛的充分条件。进一步构建自适应噪声协方差矩阵在线估计噪声特性,并引入Takagi-Sugeno模型和量测椭球界限规则选择噪声估计器调节因子,有效提高了算法的收敛速度和滤波精度。通过滤波初值信息不明和量测噪声时变的纯方位目标跟踪模型,验证了非线性目标跟踪算法具有更好的跟踪精度和更强的鲁棒性。
关键词
目标跟踪
滤波精度
确定采样型滤波
非线性
量测噪声时变
Keywords
target tracking
filtering accuracy
deterministic sampling filter
nonlinearity
time variation of measurement noise
分类号
TN96 [电子电信—信号与信息处理]
TN713 [电子电信—电路与系统]
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职称材料
题名
高阶DMCKF的BDS/GPS精密单点定位算法
被引量:
2
7
作者
张
兆龙
王跃钢
腾红磊
张复建
刘海洋
机构
火箭军工程大学
出处
《现代防御技术》
2018年第3期48-53,92,共7页
基金
国防自然科学基金(61304001)
文摘
为提高BDS/GPS组合定位系统的精确性和稳定性,将高阶容积卡尔曼滤波(CKF)应用于定位参数估计,并利用矩阵对角化(DM)变换替代标准高阶CKF中的Cholesky分解过程。通过DM变换,由协方差矩阵分解得到的平方根矩阵具有状态统计量更加准确、保留原有特征空间信息的特点,从而提高了滤波精度;同时,DM变换的协方差矩阵不要求正定,增强了滤波的稳定性。测试结果表明,该滤波算法在提高定位精度和稳定性上有效、可行。
关键词
半和改正模型
定位算法
非差分模型
高阶容积卡尔曼滤波
矩阵对角化变换
定位精度
Keywords
semi-correcting model
positioning algorithm
non-differential model
high-degree cuba-ture Kalman filter (HCKF)
matrix diagonalization
positioning accuracy
分类号
P228 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
GPS辅助MIMU静止条件下的初始对准方法
张复建
单斌
王跃钢
杨波
腾红磊
《航天控制》
CSCD
北大核心
2018
5
下载PDF
职称材料
2
级联卡尔曼滤波在初始对准中的应用
张复建
单斌
杨波
薛亮
腾红磊
《计算机测量与控制》
2018
2
下载PDF
职称材料
3
MIMU/GPS系统在卫星不足时的导航算法研究
张复建
单斌
杨波
王跃钢
腾红磊
《现代防御技术》
2019
2
下载PDF
职称材料
4
航向信息辅助的MIMU/GPS高精度组合导航方法
杨波
单斌
王跃钢
张复建
薛亮
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
10
下载PDF
职称材料
5
基于自适应姿态估计的MIMU/GPS紧组合导航算法
单斌
张复建
杨波
王跃钢
薛亮
腾红磊
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2018
10
下载PDF
职称材料
6
一种残差模糊匹配的非线性目标跟踪改进算法
腾红磊
王跃钢
杨波
单斌
张复建
《压电与声光》
CAS
北大核心
2019
2
下载PDF
职称材料
7
高阶DMCKF的BDS/GPS精密单点定位算法
张
兆龙
王跃钢
腾红磊
张复建
刘海洋
《现代防御技术》
2018
2
下载PDF
职称材料
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