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考虑信息滞后的AUV因子图多源信息融合定位算法
被引量:
7
1
作者
黄紫如
柴洪洲
+3 位作者
向民志
李达
杜祯强
王栋民
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期625-631,共7页
针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL...
针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL)系统、多普勒测速仪(DVL)进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为主传感器进行状态递推。接收到滞后的传感器信息时,将因子节点连接到因子图模型中对应历史时刻的状态节点,利用非线性优化理论进行状态修正与更新。最后,采集AUV在海洋航行过程中的DVL、SINS数据,利用水面GNSS数据仿真USBL位置观测信息,模拟不同的信息滞后情况进行验证。半实物仿真试验结果表明,在信息滞后1 s的情况下,所提出算法定位精度与无滞后情况相当。与曲线拟合法、丢弃数据法相比,该算法对时延误差的补偿效果更佳。
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关键词
因子图
多源信息融合
自主水下潜航器
信息滞后
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职称材料
水下UUVs集群协同定位技术发展现状及趋势
被引量:
3
2
作者
柴洪洲
杜祯强
+1 位作者
向民志
黄紫如
《测绘通报》
CSCD
北大核心
2022年第10期62-67,92,共7页
随着水下装备逐渐走向自主化、无人化、智能化,水下无人航行器(UUV)以集群的形式协同作业成为必然的发展方向。本文介绍了UUVs集群设备的发展现状及相关项目开展情况;系统梳理了UUVs集群协同定位技术在编队构型设计、观测量误差建模、...
随着水下装备逐渐走向自主化、无人化、智能化,水下无人航行器(UUV)以集群的形式协同作业成为必然的发展方向。本文介绍了UUVs集群设备的发展现状及相关项目开展情况;系统梳理了UUVs集群协同定位技术在编队构型设计、观测量误差建模、模型与解算方法及水声通信技术方面取得的研究进展;重点讨论了UUVs集群协同定位技术的发展趋势,即协同编队构型设计的可视化、多源传感器误差建模的精细化、集群协同定位算法的智能化及定位结果质量控制的实时化;最后对UUVs集群协同定位技术的发展作出展望。
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关键词
水下无人航行器
协同定位
关键技术
编队构型
误差改正
水声通信
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职称材料
基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法
3
作者
黄紫如
柴洪洲
+1 位作者
向民志
杜祯强
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第8期1278-1285,共8页
面向AUV搭载的传感器信息频率不一致与有效性易动态改变的情况,因子图算法相较于扩展Kalman滤波算法表现出更好的稳定性、灵活性与扩展性。本文首先比较了FGO与EKF算法分别应用于AUV多传感器信息融合定位的性能,再针对复杂水下环境中,...
面向AUV搭载的传感器信息频率不一致与有效性易动态改变的情况,因子图算法相较于扩展Kalman滤波算法表现出更好的稳定性、灵活性与扩展性。本文首先比较了FGO与EKF算法分别应用于AUV多传感器信息融合定位的性能,再针对复杂水下环境中,传感器的异常观测值影响FGO算法定位精度的问题,提出了一种基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法,利用动态协方差缩放策略对粗差因子进行降权处理,在海测数据的基础上模拟观测粗差进行算法验证。分别采用普通FGO算法、基于DCS的抗差FGO算法对受到粗差干扰后的数据进行解算。统计结果表明,相较于不进行抗差处理,该算法降低了14.6%的平面位置误差,对异常观测具有良好的稳健性能。
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关键词
因子图
多源信息融合定位
自主水下潜航器
抗差因子图
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职称材料
UUVs集群协同定位的分散式增广信息滤波方法
被引量:
4
4
作者
杜祯强
柴洪洲
+3 位作者
向民志
章繁
黄紫如
朱华巍
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第2期182-191,共10页
无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前U...
无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前UUVs集群协同定位为不严密的解算。本文提出一种以增广信息滤波为核心的UUVs集群协同定位分散式滤波方法,在顾及算法严密性的基础上实现了UUVs分散式协同定位。每个UUV平台根据本地的传感器数据建立自己的状态链,同时广播自己的观测信息,各个平台协同完成信息矩阵的Cholesky修正。基于严密的数理理论证明了所提出的UUVs协同定位的分散式滤波与集中式滤波的一致性,并与传统方法进行对比分析。理论仿真分析表明,较之传统方法单体UUV的观测更新或两个UUV之间的相互观测都会导致UUVs集群全体状态更新,本文方法使得观测更新仅与观测直接涉及的UUV相关,有效地降低了通信载荷,实现观测信息的即插即用,扩展性良好。
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关键词
UUV
协同定位
增广信息滤波
分散式
Cholesky
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职称材料
附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法
被引量:
4
5
作者
向民志
柴洪洲
+2 位作者
黄紫如
刘春鹤
白腾飞
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期366-374,共9页
针对无人船用GNSS SPP与MEMS进行组合导航时存在的定位误差大、鲁棒性差等问题,提出了一种附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法。采用因子图方法构建无人船GNSS/MEMS组合导航系统模型,利用多频TDCP求解的历元间精密位置增量进...
针对无人船用GNSS SPP与MEMS进行组合导航时存在的定位误差大、鲁棒性差等问题,提出了一种附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法。采用因子图方法构建无人船GNSS/MEMS组合导航系统模型,利用多频TDCP求解的历元间精密位置增量进行约束,并使用增量平滑算法进行状态估计。通过实际无人船试验,设计了六种组合方案进行性能评估,结果表明,加入多频TDCP约束后,横滚和俯仰角精度优于0.2°,航向角精度优于1°;北向、东向、地向的定位精度分别为0.270 m、0.201 m和0.464 m,最大定位误差小于0.5 m。与无此类约束相比,所提方法提高了无人船定位的精度和鲁棒性,且求解轨迹更平滑。
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关键词
因子图
无人船
多频TDCP
组合导航
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职称材料
车载分散式协同定位算法性能分析
被引量:
2
6
作者
王栋民
赵冬青
+3 位作者
向民志
黄紫如
李晋斐
蔡聪聪
《测绘科学技术学报》
CSCD
北大核心
2021年第2期130-135,共6页
为了提高GNSS拒止环境下车辆编队的定位精度,克服集中式滤波依赖中央处理单元且整体计算量大,进而导致协同定位系统可靠性低的问题,提出一种基于OD/SINS(里程计/捷惯导组合导航)模式下分散式协同定位算法。在OD/SINS组合导航系统方程的...
为了提高GNSS拒止环境下车辆编队的定位精度,克服集中式滤波依赖中央处理单元且整体计算量大,进而导致协同定位系统可靠性低的问题,提出一种基于OD/SINS(里程计/捷惯导组合导航)模式下分散式协同定位算法。在OD/SINS组合导航系统方程的基础上构建了分散式协同定位模型,建立了基于位置反馈校正的测量模型,并引入载体连线边横向误差和边纵向误差来对协同定位后的相对精度进行评价。仿真结果表明,该算法与非协同模式相比,能够有效减小定位误差和航向角误差,并且能够显著提升载体之间的相对精度和编队构型的稳定程度。
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关键词
里程计
协同定位
分散式滤波
反馈校正
相对精度
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职称材料
浅析当前我国军民融合存在的问题和改进措施
7
作者
黄紫如
《军民两用技术与产品》
2018年第12期246-247,共2页
'军民融合'发展模式最早源于美国,上世纪九十年代末由美国最先提出并实践发展,后来引得世界上许多国家纷纷效仿,以至于形成了很多国家的国策,在党的十八大以来,习近平提出当前我们应当逐步深化军民融合的实践发展.军民融合的实...
'军民融合'发展模式最早源于美国,上世纪九十年代末由美国最先提出并实践发展,后来引得世界上许多国家纷纷效仿,以至于形成了很多国家的国策,在党的十八大以来,习近平提出当前我们应当逐步深化军民融合的实践发展.军民融合的实践与其他问题不同,这是一项需要国家不断引导、主导的建设行为,涉及的领域十分广泛,包括军队建设、制度建设和应急准备等等.当前我国在军民融合实践过程当中仍然存在许多问题,本文将针对军民融合在实践过程中提出的问题进行分析,并进一步的提出解决对策.
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关键词
军民融合
存在问题
解决对策
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职称材料
题名
考虑信息滞后的AUV因子图多源信息融合定位算法
被引量:
7
1
作者
黄紫如
柴洪洲
向民志
李达
杜祯强
王栋民
机构
信息工程大学地理空间信息学院
自然资源部海洋测绘重点实验室
天津航海仪器研究所
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021年第5期625-631,共7页
基金
国家自然科学基金(42074014)
自然资源部海洋测绘重点实验室开放基金(2021B15)
双重建设项目(2021ky032)。
文摘
针对自主水下潜航器(AUV)搭载的传感器易出现信息滞后的问题,在因子图优化(FGO)算法的基础上,提出考虑信息滞后的多源信息融合定位算法,削弱时延传感器测量信息产生的不良影响。首先构建AUV多源信息融合定位因子图框架,对超短基线(USBL)系统、多普勒测速仪(DVL)进行因子建模,以捷联惯性导航系统(SINS)为主传感器进行状态递推。接收到滞后的传感器信息时,将因子节点连接到因子图模型中对应历史时刻的状态节点,利用非线性优化理论进行状态修正与更新。最后,采集AUV在海洋航行过程中的DVL、SINS数据,利用水面GNSS数据仿真USBL位置观测信息,模拟不同的信息滞后情况进行验证。半实物仿真试验结果表明,在信息滞后1 s的情况下,所提出算法定位精度与无滞后情况相当。与曲线拟合法、丢弃数据法相比,该算法对时延误差的补偿效果更佳。
关键词
因子图
多源信息融合
自主水下潜航器
信息滞后
Keywords
factor graph
multi-source information fusion
autonomous underwater vehicle
information lag
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
水下UUVs集群协同定位技术发展现状及趋势
被引量:
3
2
作者
柴洪洲
杜祯强
向民志
黄紫如
机构
信息工程大学地理空间信息学院
自然资源部海洋测绘重点实验室
出处
《测绘通报》
CSCD
北大核心
2022年第10期62-67,92,共7页
基金
国家自然科学基金(42074014)
自然资源部海洋测绘重点实验室开放基金(2021B15)。
文摘
随着水下装备逐渐走向自主化、无人化、智能化,水下无人航行器(UUV)以集群的形式协同作业成为必然的发展方向。本文介绍了UUVs集群设备的发展现状及相关项目开展情况;系统梳理了UUVs集群协同定位技术在编队构型设计、观测量误差建模、模型与解算方法及水声通信技术方面取得的研究进展;重点讨论了UUVs集群协同定位技术的发展趋势,即协同编队构型设计的可视化、多源传感器误差建模的精细化、集群协同定位算法的智能化及定位结果质量控制的实时化;最后对UUVs集群协同定位技术的发展作出展望。
关键词
水下无人航行器
协同定位
关键技术
编队构型
误差改正
水声通信
Keywords
UUV
cooperative localization
key technology
configuration design
error correcting
acoustic communication
分类号
P237 [天文地球—摄影测量与遥感]
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职称材料
题名
基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法
3
作者
黄紫如
柴洪洲
向民志
杜祯强
机构
信息工程大学
[
自然资源部海洋测绘重点实验室
出处
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第8期1278-1285,共8页
基金
国家自然科学基金(42074014)。
文摘
面向AUV搭载的传感器信息频率不一致与有效性易动态改变的情况,因子图算法相较于扩展Kalman滤波算法表现出更好的稳定性、灵活性与扩展性。本文首先比较了FGO与EKF算法分别应用于AUV多传感器信息融合定位的性能,再针对复杂水下环境中,传感器的异常观测值影响FGO算法定位精度的问题,提出了一种基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法,利用动态协方差缩放策略对粗差因子进行降权处理,在海测数据的基础上模拟观测粗差进行算法验证。分别采用普通FGO算法、基于DCS的抗差FGO算法对受到粗差干扰后的数据进行解算。统计结果表明,相较于不进行抗差处理,该算法降低了14.6%的平面位置误差,对异常观测具有良好的稳健性能。
关键词
因子图
多源信息融合定位
自主水下潜航器
抗差因子图
Keywords
factor graph
multi-source information fusion localization
autonomous underwater vehicle
robust factor graph
分类号
P229.2 [天文地球—大地测量学与测量工程]
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职称材料
题名
UUVs集群协同定位的分散式增广信息滤波方法
被引量:
4
4
作者
杜祯强
柴洪洲
向民志
章繁
黄紫如
朱华巍
机构
自然资源部海洋测绘重点实验室
信息工程大学地理空间信息学院
中国电子科技集团公司第二十八研究所
出处
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第2期182-191,共10页
基金
国家自然科学基金(42074014,41604013,41904039)
自然资源部海洋测绘重点实验室开放基金(2021B15)。
文摘
无人水下航行器集群协同作业能够扩展单体UUV的感知范围,实现单体UUV无法或难以完成的复杂任务。由于水下环境的复杂性及UUV各传感器存在观测限制、时延等问题,传统分散式Kalman滤波方法所需要的庞大实时通信在实际中难以实现,使得当前UUVs集群协同定位为不严密的解算。本文提出一种以增广信息滤波为核心的UUVs集群协同定位分散式滤波方法,在顾及算法严密性的基础上实现了UUVs分散式协同定位。每个UUV平台根据本地的传感器数据建立自己的状态链,同时广播自己的观测信息,各个平台协同完成信息矩阵的Cholesky修正。基于严密的数理理论证明了所提出的UUVs协同定位的分散式滤波与集中式滤波的一致性,并与传统方法进行对比分析。理论仿真分析表明,较之传统方法单体UUV的观测更新或两个UUV之间的相互观测都会导致UUVs集群全体状态更新,本文方法使得观测更新仅与观测直接涉及的UUV相关,有效地降低了通信载荷,实现观测信息的即插即用,扩展性良好。
关键词
UUV
协同定位
增广信息滤波
分散式
Cholesky
Keywords
UUV
cooperative location
extent information filter
Decentralized
Cholesky
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
附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法
被引量:
4
5
作者
向民志
柴洪洲
黄紫如
刘春鹤
白腾飞
机构
战略支援部队信息工程大学地理空间信息学院
战略支援部队
出处
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023年第4期366-374,共9页
基金
国家自然科学基金(42074014)。
文摘
针对无人船用GNSS SPP与MEMS进行组合导航时存在的定位误差大、鲁棒性差等问题,提出了一种附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法。采用因子图方法构建无人船GNSS/MEMS组合导航系统模型,利用多频TDCP求解的历元间精密位置增量进行约束,并使用增量平滑算法进行状态估计。通过实际无人船试验,设计了六种组合方案进行性能评估,结果表明,加入多频TDCP约束后,横滚和俯仰角精度优于0.2°,航向角精度优于1°;北向、东向、地向的定位精度分别为0.270 m、0.201 m和0.464 m,最大定位误差小于0.5 m。与无此类约束相比,所提方法提高了无人船定位的精度和鲁棒性,且求解轨迹更平滑。
关键词
因子图
无人船
多频TDCP
组合导航
Keywords
factor graph
unmanned surface vehicle
multi-frequency time-differenced carrier phase
integrated navigation
分类号
U666.1 [交通运输工程—船舶及航道工程]
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职称材料
题名
车载分散式协同定位算法性能分析
被引量:
2
6
作者
王栋民
赵冬青
向民志
黄紫如
李晋斐
蔡聪聪
机构
信息工程大学
出处
《测绘科学技术学报》
CSCD
北大核心
2021年第2期130-135,共6页
基金
国家自然科学基金项目(41774037)。
文摘
为了提高GNSS拒止环境下车辆编队的定位精度,克服集中式滤波依赖中央处理单元且整体计算量大,进而导致协同定位系统可靠性低的问题,提出一种基于OD/SINS(里程计/捷惯导组合导航)模式下分散式协同定位算法。在OD/SINS组合导航系统方程的基础上构建了分散式协同定位模型,建立了基于位置反馈校正的测量模型,并引入载体连线边横向误差和边纵向误差来对协同定位后的相对精度进行评价。仿真结果表明,该算法与非协同模式相比,能够有效减小定位误差和航向角误差,并且能够显著提升载体之间的相对精度和编队构型的稳定程度。
关键词
里程计
协同定位
分散式滤波
反馈校正
相对精度
Keywords
odometer
collaborative positioning
decentralized filtering
feedback compensation
relative 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
浅析当前我国军民融合存在的问题和改进措施
7
作者
黄紫如
机构
中南大学
出处
《军民两用技术与产品》
2018年第12期246-247,共2页
文摘
'军民融合'发展模式最早源于美国,上世纪九十年代末由美国最先提出并实践发展,后来引得世界上许多国家纷纷效仿,以至于形成了很多国家的国策,在党的十八大以来,习近平提出当前我们应当逐步深化军民融合的实践发展.军民融合的实践与其他问题不同,这是一项需要国家不断引导、主导的建设行为,涉及的领域十分广泛,包括军队建设、制度建设和应急准备等等.当前我国在军民融合实践过程当中仍然存在许多问题,本文将针对军民融合在实践过程中提出的问题进行分析,并进一步的提出解决对策.
关键词
军民融合
存在问题
解决对策
分类号
G6 [文化科学—教育学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑信息滞后的AUV因子图多源信息融合定位算法
黄紫如
柴洪洲
向民志
李达
杜祯强
王栋民
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2021
7
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职称材料
2
水下UUVs集群协同定位技术发展现状及趋势
柴洪洲
杜祯强
向民志
黄紫如
《测绘通报》
CSCD
北大核心
2022
3
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职称材料
3
基于抗差因子图的AUV多源信息融合定位方法
黄紫如
柴洪洲
向民志
杜祯强
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
0
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职称材料
4
UUVs集群协同定位的分散式增广信息滤波方法
杜祯强
柴洪洲
向民志
章繁
黄紫如
朱华巍
《测绘学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
4
下载PDF
职称材料
5
附加TDCP约束的无人船载GNSS/MEMS组合导航方法
向民志
柴洪洲
黄紫如
刘春鹤
白腾飞
《中国惯性技术学报》
EI
CSCD
北大核心
2023
4
下载PDF
职称材料
6
车载分散式协同定位算法性能分析
王栋民
赵冬青
向民志
黄紫如
李晋斐
蔡聪聪
《测绘科学技术学报》
CSCD
北大核心
2021
2
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职称材料
7
浅析当前我国军民融合存在的问题和改进措施
黄紫如
《军民两用技术与产品》
2018
0
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职称材料
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