城市环境下多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型构建与性能分析

以GNSS和INS为代表的传感器提供的高精度实时位置是自动驾驶、智能交通等领域的重要基础。为提升GNSS和MEMS INS在城市环境下的实时定位性能,本文利用IGS播发的实时精密轨道和钟差改正数,构建了多系统实时PPP/MEMS INS紧组合模型,分析和评估了多系统实时PPP与PPP/MEMS INS紧组合的性能,并与事后精密产品获得的结果进行对比。试验结果表明,在GNSS短时中断期间,多系统PPP/MEMS INS紧组合可以实现连续可靠定位;水平和高程分量的定位精度分别可达0.374和0.339 m,但与事后精密产品相比仍有差距,点位定位精度相差约为0.15 m。PPP/INS紧组合的测速及定姿精度主要取决于INS,测速精度约为1 cm/s,与使用IGS事后产品得到的结果相比,无明显差异;航向角的可观测性较弱,静止期间航向角误差明显增加。

GPS/INS组合导航系统时间同步系统设计

为了说明高动态环境中时间同步对于组合导航系统的重要性,在Kalman滤波方程的基础上,推导了时间同步误差与Kalman滤波结果之间的定性关系。提出一种利用GPS接收机中1PPS(Pulse Per Second)信号作为同步标签的时间同步方法,将IMU中的数据加上精确的时间标签,从而达到时间同步的目的。全部时间同步功能由FPGA实现,利用Verilog HDL语言进行开发,整体硬件结构简单而且适用范围广。试验结果显示了这种时间同步设计可以明显减小滤波结果的估计误差,有效的提高了组合导航系统的定位精度。

GPS/INS组合导航系统时间同步方法综述

导航传感器间的时间同步是保证全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)组合导航系统实现的重要前提。详细分析了时间异步产生的原因,归纳了GPS/INS组合导航时间同步的实现思路,阐述了现有的典型时间同步方法。为GPS/INS组合导航系统时间同步设计提供重要参考。

金属支架置入联合放、化疗治疗恶性食管狭窄的临床分析

背景与目的:伴有吞咽困难症状的食管癌患者置入自膨式食管金属支架(self-expandingesophagealmetalstents,SEMS)后,是否进行放疗或/和化疗等综合治疗,尚存在较大争议,目前缺乏系统的对比研究。本研究拟探讨SEMS联合放、化疗治疗恶性食管狭窄的价值。方法:将283例患者分为单纯置入SEMS组(n=91)和综合治疗组(n=192),对两组的生存时间进行对比,采用Cox回归模型对生存时间的影响因素(包括治疗方式、是否有远处转移和淋巴结转移、有无瘘道形成以及病变部位)进行分析。结果:综合治疗组的生存时间明显长于单纯置入SEMS组,分别为(499.27±239.37)天和(312.81±192.77)天(P<0.0001)。影响生存时间的因素中,治疗方式的相对危险度最大。结论:安置SEMS后联合放疗或/和化疗对延长伴有吞咽困难症状的食管癌患者的生存时间更有效。

GPS/MEMS-INS组合导航系统设计

针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)惯性器件随机噪声大,现有的去噪算法难以兼顾降噪效果和信息处理速度的问题,提出自适应实时混合去噪算法;利用无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法进行信息融合,克服了扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)对非线性系统线性化会带来额外误差的缺点;利用多线程信息同步技术实现微机电惯性导航系统(MEMS inertial navigation system,MEMS-INS)和全球定位系统(global position system,GPS)的同步运行。基于以上关键技术和算法,设计了一种GPS/MEMS-INS组合导航系统,实验结果表明,该组合导航系统在静态及动态环境下均能够进行实时高精度地导航定位。

嵌入式实时操作系统VxWorks在惯性导航系统中的应用

详细介绍了嵌入式实时操作系统VxWorks的性能特点,叙述了基于VxWorks操作系统的开发过程和在导航接口机中的应用实例,提出了现行惯导系统软件从汇编语言到OS、高级语言的必要性和可能性,从而在提升软件的可维护性、可测试性和可靠性的同时,充分发挥导航计算机的性能,以适应日益复杂的导航计算要求。

GPS/INS组合导航系统数据同步处理方法研究

论述了GPS/INS组合导航系统中的数据同步问题,提出了一种完全利用软件编程的数据实时同步的方法。实验结果表明,这种方法不需借助硬件电路,能较好地消除由GPS接收机和INS(惯性导航系统)之间数据不同步所引起的误差对组合系统导航精度的影响。

一种捷联惯导系统姿态测量新算法的应用研究

为改进捷联惯导系统姿态矩阵的解算、实时计算等问题 ,本文引入四元数三阶泰勒展开递推式作为捷联惯导系统的姿态更新算法 ,着重解决了使用三阶泰勒展开递推式进行姿态计算的方法 ,并对某陆地捷联惯导系统的量测数据 ,用 C语言进行了相应的仿真。

基于实时操作系统的舰载雷达指控一体化设计

随着信息技术的发展,舰载雷达显控系统与指挥控制设备一体化成为了最新的发展方向。在这一领域Windows操作系统以其强大的图形处理能力和友好的人机界面,凸显其开发优势,但同时Windows操作系统存在的实时性问题就成了工程使用中亟待解决的问题。本文提出在Windows XP Embedded上开发基于INtime实时子系统的舰载雷达显控系统与指挥控制设备,以达到充分利用Windows强大的图形处理能力,又不失系统实时性的目的。

基于水声传播时延补偿的惯导误差修正方法

针对潜器惯导定位误差修正问题,提出惯导/多信标水声测距组合导航实现方法,并主要针对由于潜器运动与水声传播时间延迟导致的误差进行分析,提出一种基于水声传播时延补偿的水下惯导定位误差修正方法,该方法利用扩展卡尔曼滤波,通过对惯导系统位置误差状态的前推,重构量测方程,实现量测方程与系统量测量时间的一致性,补偿时间延迟产生的误差。仿真结果表明,该方法可有效提高惯导/多信标水声测距组合导航系统对惯导定位误差修正的精度。

INS/GPS/DVL组合导航系统中测量延迟的影响及标定方案分析

以INS/GPS/DVL组合导航系统为例,分析了测量延迟误差对系统精度的影响(会产生较大的航向误差,继而会影响前向加表偏置)。提出了延迟误差的软硬件标定方法,包括时标法和相关系数分析法,对硬件和算法不需要作较大的改动就可以估计出延迟误差并补偿外部观测量。在无延迟、有延迟和延迟补偿后几种情况下进行了对比仿真。结果表明:该标定补偿方案可以准确地估计出延迟误差,有效地提高系统精度,几乎达到无延迟的精度水平。

一种基于时变噪声的惯性/陆基无线电导航系统信息融合方法

针对民航RNP导航方式对机载导航系统提出的高精度要求,提出一种基于时变噪声的惯导/陆基组合导航信息融合方法。在分析陆基导航系统定位误差产生机理的基础上,建立陆基时变量测噪声模型;然后给出基于时变噪声的惯导/陆基信息融合模型;最后通过MATLAB仿真,将基于时变噪声与基于固定随机常值加白噪声的融合方法所得的惯导/陆基组合导航精度进行比较,结果表明基于时变噪声的信息融合方法可优化滤波参数,提高组合导航的精度。

一种惯性导航系统软件仿真测试平台构型

嵌入式软件的仿真测试在软件开发工程中有着重要的作用。作为嵌入式软件的一种 ,惯导软件又有其自身的特点 ,因此作者提出了一种基于 Windows NT操作系统的惯导软件仿真测试平台构型 。

基质辅助激光解吸附飞行时间质谱分析缩合单宁的阳离子化问题

以单价金属离子Cs+和Na+作为离子化试剂,对3种缩合单宁进行基质辅助激光解吸附飞行时间(MALD I-TOF)质谱分析。加入Na+作为阳离子化试剂,能得到较高质量的质谱图。但由于实验通道中几乎不可能完全去除的K+的干扰而会高估棓儿茶酚/表棓儿茶酚单元的组成比例,从而影响对棓儿茶酚/表棓儿茶酚单元存在与否的判断;选择Cs+作为阳离子化试剂可以避免此问题,但在复杂的缩合单宁分析中,同样因为杂质离子Na+和K+的干扰而使得质谱图变得更复杂;未去离子处理直接对缩合单宁进行MALD I-TOF质谱分析与去离子并加入Cs+的处理比去离子并加入Na+能检测到更高聚合度的高聚物,检测到离子峰强度最高的聚合物随离子不同而不同。

惯性/天文组合导航中的时空坐标转换及其误差分析

针对惯性/天文组合导航中将天文传感器测量信息从天球坐标系到地球坐标系转换的问题,研究了其转换过程中涉及到的时间系统和坐标转换关系,前者包括世界时、地球时、太阳系质心力学时、原子时和协调世界时等时间概念,后者包括岁差、章动、视恒星时和极移等旋转变换。对坐标转换过程中小于0.1″的因素进行了忽略和近似简化,误差分析表明,除地球自转角的计算需要比较精确的UT1时间外,其他天文参数计算中的时间输入均可直接使用UTC时间代替。仿真结果显示,所提简化算法的转换精度达到了0.2″,满足角秒级的天文传感器测姿精度需求。

GPS/INS组合导航在输电线路巡检中的应用

针对输电线路常规人工巡检耗费时间、人力成本增加的问题,采用无人机作为载体,减少了时间及人力成本。无人机使用地面站软件配合GPS/INS进行预设巡检路线,并能在巡检过程中进行实时监测。提出了基于卡尔曼滤波器和双闭环PID控制相结合的方法,以卡尔曼滤波器抑制噪声干扰;在双闭环控制中,采用内环调节速率、外环控制无人机姿态,从而有效防止了因无人机抖动导致的飞行失控,完成了常规巡检工作。

利用时频分析法精化GNSS/INS组合导航先验滤波模型

准确的先验信息对于经典Kalman滤波和自适应滤波都非常重要。应用Kalman滤波时,先验模型的确定往往具有一定的随意性和较强的经验性,缺乏理论基础。以GNSS/INS组合导航为例,利用时频特性分析的方法由惯性元件数据提取出误差的随机特性,得到较为准确的先验信息,避免了实际应用Kalman滤波时繁琐的调试。

单轴旋转惯导系统转轴陀螺常值漂移综合校正方法

为提高单轴旋转惯导系统长时间的导航工作精度,根据单轴旋转惯导误差方程阐述了单轴旋转惯导的自动补偿原理,指出转轴方向陀螺漂移是引起系统位置误差发散的最主要的误差源。在动基座条件下,建立了转轴陀螺常值漂移与系统经度误差之间的数学模型,根据经度误差即可估计转轴方向的陀螺常值漂移,实现系统转轴方向陀螺的常值漂移综合校正。利用计算机仿真方法验证了所给数学模型的合理性,利用建立的数学模型,只要获得一次准确的位置信息,即可对系统位置进行重调,并且实现对系统转轴方向陀螺漂移的估计与补偿,实现系统的综合校正。转轴方向陀螺漂移经过补偿后,其精度由0.002(°)/h提高到0.0005(°)/h,并给出了对系统进行综合校正的较佳时机。

基于INS/GPS/CNS组合系统的高精度测姿方法

为改善INS/CNS/GPS组合导航系统输出姿态信息的稳定性,解决传统FKF算法非线性条件下姿态精度发散的问题,提出了一种基于UKF的FKF滤波算法;同时为解决各系统间时间信息不同步造成姿态精度下降的问题,提出了一种工程上可用的时间同步方案,同步精度优于0.5 ms。在实验室条件下,利用INS/GPS/CNS样机和高精度三轴转台搭建验证系统进行摇摆试验,试验结果表明,提出的方法可实现姿态误差值变化在5%以内条件下系统稳定工作一天以上。

基于北斗Ka星间链路的地面用户导航方法

针对导航系统L频段信号易受到有意或无意的干扰和欺骗,而导致地面区域性导航服务性能下降甚至失效的问题,提出了一种利用北斗Ka星间链路信号为地面用户提供导航服务的方法。首先,对该方法的可行性进行了研究,并给出了星间链路时分体制下的用户测距模型;然后,提出了基于时钟模型和惯导信息的测距值历元归算方法,并推导了基于北斗星间链路测距值的地面用户实时定位算法;最后,通过数值仿真分析了不同因素对算法性能的影响。仿真结果表明,该方法定位精度可达2.0 m以内,能够在一定程度上弥补L频段导航信号区域性失效带来的缺失。