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DVL/RPM Based Velocity Filter Aiding in the Underwater Vehicle Integrated Inertial Navigation System
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作者 Tae Suk Yoo 《Journal of Sensor Technology》 2014年第3期154-164,共11页
The purpose of this paper is to design a DVL-RPM based VKF (Velocity Kalman Filter) design for a performance improvement underwater integrated navigation system. The integrated navigation sensor using DVL (Doppler Vel... The purpose of this paper is to design a DVL-RPM based VKF (Velocity Kalman Filter) design for a performance improvement underwater integrated navigation system. The integrated navigation sensor using DVL (Doppler Velocity Log) is widely used to improve the underwater navigation performance. However, the DVL’s range of measuring varied depending on the characteristics of sensor. So, if the sea gets too deep suddenly, it cannot measure the velocity. To complement such a weak point, the VKF was additionally designed, which was made of DVL, RPM (Revolve Per Minutes) of motor, and ES (Echo Sounder). The proposed approach relies on a VKF, augmented by an altitude from ES based switching architecture to yield robust performance, even when DVL exceeds the measurement range and the measured value is unable to be valid. The proposed approach relies on two parts: 1) indirect feedback navigation Kalman filter design, 2) VKF design. To evaluate the proposed method, we compare the VKF aided navigation system with PINS (Pure Inertial Navigation System) and conventional INS-DVL navigation system through simulation results. Simulations illustrate the effectiveness of the underwater navigation system assisted by the additional DVL-RPM based VKF in underwater environment. 展开更多
关键词 imu (inertial Measurement unit) KALMAN FILTER VKF (Velocity KALMAN Filter)
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捷联惯导系统IMU误差特性分析
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作者 徐开俊 董韵 +2 位作者 杨泳 孔令兵 魏阳 《西安航空学院学报》 2024年第1期1-6,共6页
为了优化捷联惯导系统惯性测量单元性能,首先,从惯性导航系统工作原理出发,细致梳理捷联惯导误差模型,对惯性测量单元常见误差源分类,重点分析主流民航客机机型捷联惯导惯性测量单元的误差特性;然后,对由5个直线段和4个转弯组成的矩形... 为了优化捷联惯导系统惯性测量单元性能,首先,从惯性导航系统工作原理出发,细致梳理捷联惯导误差模型,对惯性测量单元常见误差源分类,重点分析主流民航客机机型捷联惯导惯性测量单元的误差特性;然后,对由5个直线段和4个转弯组成的矩形起落航线,在无误差的理想模式和设置导航级捷联惯导惯性测量单元误差参数模式,分别进行轨迹仿真;最后,在飞行轨迹的姿态、速度、位置误差三维方向对比分析。结果表明,IMU误差诱使飞行轨迹随时间有偏离趋势,高度误差波动始终非常平稳,水平方向误差在一定时间后大幅度发散,表现出惯性导航性能的固有缺陷,即误差随时间的推移逐渐累积,会在一段平稳时间后呈发散趋势。因此在实际使用惯导中可以使用特殊的算法和硬件平台以延长误差发散之前的时间,也可以通过与GPS等数据进行组合导航的方式抑制其发散趋势。研究结果为进一步进行组合导航算法优化奠定基础。 展开更多
关键词 捷联惯导 惯性测量单元 误差特性
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基于改进LSTM网络的无人机MEMS-IMU零偏在线标定方法
3
作者 程向红 吴昕怡 +1 位作者 刘丰宇 钟志伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期213-218,共6页
针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效... 针对在卫星信号拒止、视觉系统退化场景中无人机MEMS-IMU零偏无法准确估计并补偿导致导航误差迅速发散的问题,提出一种基于改进长短时记忆(LSTM)网络的零偏在线标定方法。首先,为解决MEMS-IMU零偏数据非线性强、传统循环时间网络训练效果差的问题,设计序列到序列的LSTM神经网络结构,引入教师强迫机制,提高了网络特征学习能力。然后,在导航过程中使用训练后的网络对MEMS-IMU零偏在线标定,补偿后的IMU量测与视觉信息联合优化,保证了导航定位精度。实验结果表明,在纯惯性导航实验中,所提方法的绝对位置误差比传统LSTM方法减小了6.5%;在EUROC数据集下进行的视觉惯性组合导航实验中,所提方法的平均绝对位置误差比传统LSTM方法减小了15%。 展开更多
关键词 无人机导航定位 微惯性测量单元 在线标定 长短时记忆神经网络
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GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化
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作者 姚东雨 聂桂根 +2 位作者 樊静 张全 牛小骥 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期154-164,共11页
针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误... 针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误差参数估计稳定性为评估对象的考核准则,使优化后的IMU参数可以确保GNSS/INS组合导航解算中状态预测方差阵的准确性,实现预测信息与观测信息权重合理分配,进而保障GNSS/INS组合导航最优性能。实测验证采用ADIS16465和ICM206022款典型车规级和消费级微机电(MEMS)IMU进行性能测试分析,测试结果表明:初始IMU参数与GNSS/INS组合导航算法适配度较低,无法得到最优组合导航结果;优化后,IMU参数在保障组合导航最优性能基础之上,也可实现理论估计精度与实际精度高度一致。 展开更多
关键词 组合导航 惯性测量单元(imu) 参数优化 权重分配 全球卫星导航系统(GNSS) 惯性导航系统(INS)
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考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法
5
作者 李松伟 乔书波 +2 位作者 马洪磊 杨显赐 彭华东 《南京信息工程大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期120-127,共8页
采用GNSS定位的轨道几何状态测量仪在隧道、地铁等GNSS拒止环境中无法工作.由于即使铁路轨道发生变形,其仍然接近设计线形,实际轨道位置与其设计值的差异始终保持在一定范围内.本文结合铁路设计参数与惯导/里程计信息,提出一种考虑设计... 采用GNSS定位的轨道几何状态测量仪在隧道、地铁等GNSS拒止环境中无法工作.由于即使铁路轨道发生变形,其仍然接近设计线形,实际轨道位置与其设计值的差异始终保持在一定范围内.本文结合铁路设计参数与惯导/里程计信息,提出一种考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法,该方法将设计姿态与惯导解算姿态相结合进行卡尔曼滤波,并使用里程计速度进行航位推算.通过计算实验,分析了轨道设计姿态信息对轨道不平顺检测精度的提升作用.实验结果表明:铁路设计姿态信息能够显著提高轨道不平顺检测精度,所提方法较基于全站仪辅助的动态检测方法,在30 m弦轨道不平顺检测精度相当,且整体检测效率较高,可以满足日常轨道检测的需要. 展开更多
关键词 设计姿态 imu/ODO 轨道不平顺 卡尔曼滤波 动态检测
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Robust and Accurate Monocular Visual Navigation Combining IMU for a Quadrotor 被引量:9
6
作者 Wei Zheng Fan Zhou Zengfu Wang 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI 2015年第1期33-44,共12页
In this paper, we present a multi-sensor fusion based monocular visual navigation system for a quadrotor with limited payload, power and computational resources. Our system is equipped with an inertial measurement uni... In this paper, we present a multi-sensor fusion based monocular visual navigation system for a quadrotor with limited payload, power and computational resources. Our system is equipped with an inertial measurement unit (IMU), a sonar and a monocular down-looking camera. It is able to work well in GPS-denied and markerless environments. Different from most of the keyframe-based visual navigation systems, our system uses the information from both keyframes and keypoints in each frame. The GPU-based speeded up robust feature (SURF) is employed for feature detection and feature matching. Based on the flight characteristics of quadrotor, we propose a refined preliminary motion estimation algorithm combining IMU data. A multi-level judgment rule is then presented which is beneficial to hovering conditions and reduces the error accumulation effectively. By using the sonar sensor, the metric scale estimation problem has been solved. We also present the novel IMU+3P (IMU with three point correspondences) algorithm for accurate pose estimation. This algorithm transforms the 6-DOF pose estimation problem into a 4-DOF problem and can obtain more accurate results with less computation time. We perform the experiments of monocular visual navigation system in real indoor and outdoor environments. The results demonstrate that the monocular visual navigation system performing in real-time has robust and accurate navigation results of the quadrotor. © 2014 Chinese Association of Automation. 展开更多
关键词 Aircraft Cameras Motion estimation navigation systems SONAR units of measurement
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GNSS/IMU/LiDAR融合定位研究
7
作者 刘傲 郭杭 +1 位作者 熊剑 王梦莉 《全球定位系统》 CSCD 2024年第3期73-79,共7页
为提升低成本卫星接收机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)条件下传统组合导航定位的抗干扰性和定位精度,本文通过融合GNSS、IMU、激光雷达(laser radar,LiDAR)来提高定位的鲁棒性及定位精度.在高楼遮挡等复杂环境下由于... 为提升低成本卫星接收机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)条件下传统组合导航定位的抗干扰性和定位精度,本文通过融合GNSS、IMU、激光雷达(laser radar,LiDAR)来提高定位的鲁棒性及定位精度.在高楼遮挡等复杂环境下由于卫星信号丢失导致卫星定位结果降低,可通过GNSS与IMU的组合来提升导航定位的鲁棒性及其精度.如果卫星信号缺失时间过长,那么低成本条件下的GNSS/IMU组合定位精度仍不理想,本文提出利用LiDAR里程计输出的位置信息与传统组合导航通过扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)进行融合定位.实验得出:在无遮挡的环境下融合定位标准差(standard deviation,STD)精度较之卫星定位提升53.7%,均方根误差(root mean square error,RMSE)精度提升56%,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升37.9%,RMSE精度提升38.6%.在有遮挡的环境下融合定位STD精度较之卫星定位提升59.4%,RMSE精度提升71.3%,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升26.3%,RMSE精度提升33.7%. 展开更多
关键词 定位 GNSS 惯性测量单元(imu) 激光雷达(LiDAR) 扩展卡尔曼滤波(EKF)
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自动驾驶多目标追踪运动IMU局部信息补偿优化
8
作者 李睿敏 贾雄伟 +1 位作者 任小文 王海峰 《自动化与仪表》 2024年第9期33-36,共4页
多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度。通过引入观测点自身的惯性测量单元(IMU)或全球定位系统(GPS)数据,在一帧数据到达之后计算当前帧局部坐标系与上一帧局部坐标系之间... 多目标追踪是自动驾驶系统中的关键模块之一,其结果的优劣主要取决于追踪模块中数据关联过程的准确度。通过引入观测点自身的惯性测量单元(IMU)或全球定位系统(GPS)数据,在一帧数据到达之后计算当前帧局部坐标系与上一帧局部坐标系之间的旋转和平移关系,并对已追踪的物体状态按得到的坐标变换关系进行运动补偿,使其抵消因观测点自身运动造成的偏移量;这种运动补偿增强了追踪模块的数据关联环节,提高追踪时三维包围框的关联成功率,降低误关联数量,改善多目标追踪的精度;在相关追踪框架及KITTI数据集上的原型验证表明,所提的运动补偿优化方法实现了1%左右的精度提升。 展开更多
关键词 自动驾驶 运动补偿 多目标追踪 运动特征 全球定位系统 惯性测量单元
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基于单轴光学陀螺与MEMS IMU的室内移动机器人寻北
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作者 谭彩铭 谢晓龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期132-138,共7页
三轴高精度光学陀螺成本高体积大,限制了陀螺寻北技术在移动机器人领域的应用。针对该问题,提出一种基于单轴光学陀螺和微机电系统(MEMS)惯性测量单元的室内移动机器人寻北方法,达到或者接近三轴光学陀螺的寻北精度,成本和体积降低约2/... 三轴高精度光学陀螺成本高体积大,限制了陀螺寻北技术在移动机器人领域的应用。针对该问题,提出一种基于单轴光学陀螺和微机电系统(MEMS)惯性测量单元的室内移动机器人寻北方法,达到或者接近三轴光学陀螺的寻北精度,成本和体积降低约2/3。移动机器人于第1位置静止时,根据单轴光学陀螺的输出与MEMS三轴加速度计的输出,获得两个可能方位角,以相同的方式获得移动机器人在第2位置的两个可能方位角,两个位置的方位角相减得到4个可能的方位角变化值,通过和MEMS捷联惯导系统所得方位角变化值比较,确定第2位置的唯一方位角。误差分析显示在方位角接近90°和270°时,所提出的方法接近三轴光学陀螺的寻北精度,仿真实验和跑车实验证实了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 陀螺寻北 捷联惯导 单轴光学陀螺 MEMS imu 室内移动机器人
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基于IMU与sEMG混合信号的实时手势分类算法研究 被引量:3
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作者 王涛 吴迎年 +1 位作者 杨睿 孙乐音 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期359-371,共13页
为了提高表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的手势分类准确率,通过惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)与采集姿态信号与sEMG的混合信号,提出了GRUBiLSTM双层网络的实时手势分类算法。第1层门控循环单元(gated recu... 为了提高表面肌电信号(surface electromyography,sEMG)的手势分类准确率,通过惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)与采集姿态信号与sEMG的混合信号,提出了GRUBiLSTM双层网络的实时手势分类算法。第1层门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)利用能量组合算子特征对混合信号进行突变点检测,定位运动态数据起始点;第2层双向长短时记忆循环神经网络(Bi-directional long short term memory,BiLSTM)使用能量核相图特征对运动态混合信号进行2个方向10种手势的分类。通过离线模型优化,分类算法识别时间低于40 ms,突变点检测精度88.7%以上,手势分类准确率为85%,信息传输率(informationtranslaterate, ITR)达到89.9 bits/min,与基于机器学习的分类算法相比,在准确率与计算效率上具有优势。 展开更多
关键词 表面肌电信号 惯性测量单元 门控循环单元 双向长短时记忆循环神经网络 手势分类
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基于因子图的BDS/IMU列车定位信息融合模型 被引量:3
11
作者 王运明 程相 +1 位作者 李卫东 初宪武 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期1077-1084,共8页
精确的列车位置信息是保证列车高速、安全运行的关键。针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)列车组合定位模型采用传统信息融合方法误差较大,导致列车定位精度... 精确的列车位置信息是保证列车高速、安全运行的关键。针对北斗卫星导航系统(Beidou Navigation Satellite System,BDS)/惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)列车组合定位模型采用传统信息融合方法误差较大,导致列车定位精度不高的问题,提出基于因子图的BDS/IMU列车定位信息融合模型。采用因子图理论,将BDS和IMU传感器接收到的量测信息抽象为因子节点,状态信息抽象为变量节点,构建BDS/IMU列车定位信息融合因子图模型,当BDS接收有效信号时,只需在因子图的特定时间添加因子节点,实现定位传感器的即插即用。模型中定义了以BDS/IMU列车定位状态信息和量测信息为变量的联合概率密度函数,根据非线性优化理论,通过泰勒展开进行线性化处理,转化为标准最小二乘问题,设计高斯-牛顿迭代的因子图推理算法,求解联合概率分布函数的最大后验估计,计算BDS/IMU列车定位信息的最优估计值,得到列车的精确位置信息。通过模拟数据和实际数据对模型进行验证表明,相比于kalman算法,因子图模型有效降低了列车的位置误差和速度误差,且未出现误差发散现象,有效实现了列车不同定位传感器的非等间隔融合,增强了列车定位的信息融合能力,提高了列车定位的精确性。在实测数据下,列车定位位置均方根误差降至2 m以下,明显小于kalman算法,可为列车的高速可靠运行提供精确的位置信息。 展开更多
关键词 列车定位 信息融合 因子图 BDS/imu 高斯-牛顿迭代
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HUID:DBN-Based Fingerprint Localization and Tracking System with Hybrid UWB and IMU 被引量:3
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作者 Junchang Sun Rongyan Gu +4 位作者 Shiyin Li Shuai Ma Hongmei Wang Zongyan Li Weizhou Feng 《China Communications》 SCIE CSCD 2023年第2期139-154,共16页
High-precision localization technology is attracting widespread attention in harsh indoor environments.In this paper,we present a fingerprint localization and tracking system to estimate the locations of the tag based... High-precision localization technology is attracting widespread attention in harsh indoor environments.In this paper,we present a fingerprint localization and tracking system to estimate the locations of the tag based on a deep belief network(DBN).In this system,we propose using coefficients as fingerprints to combine the ultra-wideband(UWB)and inertial measurement unit(IMU)estimation linearly,termed as a HUID system.In particular,the fingerprints are trained by a DBN and estimated by a radial basis function(RBF).However,UWB-based estimation via a trilateral method is severely affected by the non-line-of-sight(NLoS)problem,which limits the localization precision.To tackle this problem,we adopt the random forest classifier to identify line-of-sight(LoS)and NLoS conditions.Then,we adopt the random forest regressor to mitigate ranging errors based on the identification results for improving UWB localization precision.The experimental results show that the mean square error(MSE)of the localization error for the proposed HUID system reduces by 12.96%,50.16%,and 64.92%compared with that of the existing extended Kalman filter(EKF),single UWB,and single IMU estimation methods,respectively. 展开更多
关键词 Ultra-wideband(UWB) inertial measurement unit(imu) fingerprints positioning NLoS identification estimated errors mitigation deep belief network(DBN) radial basis function(RBF)
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基于IMU和Kinect的人体下肢动作捕捉算法的研究 被引量:6
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作者 郭欣 孙侨 张燕 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第1期169-176,共8页
Kinect传感器在进行人体下肢关节定位时,因数据噪声多、深度数据不匹配、环境复杂等因素影响,导致出现局部位置信息丢失的情况,为此,提出了一种基于四元数的改进算法,通过使用低成本的惯性测量单元(IMU)来对Kinect传感器的异常数据进行... Kinect传感器在进行人体下肢关节定位时,因数据噪声多、深度数据不匹配、环境复杂等因素影响,导致出现局部位置信息丢失的情况,为此,提出了一种基于四元数的改进算法,通过使用低成本的惯性测量单元(IMU)来对Kinect传感器的异常数据进行判别与修正。使用改进后的四元数法对髋关节、膝关节和踝关节进行位置解算,以进一步提高解算结果的准确度,简化繁琐的实验流程。通过实验数据的对比发现:改进后的四元数算法可以让复杂的实验过程得以简化,关节角度的均方根误差(RMSE)相较于改进前的算法减小了约0.175;在IMU与Kinect传感器数据相结合后,能够很好地对其异常数据进行修正。 展开更多
关键词 人体下肢关节定位 惯性测量单元 四元数 欧拉角 KINECT
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Monocular Visual-Inertial and Robotic-Arm Calibration in a Unifying Framework
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作者 Yinlong Zhang Wei Liang +3 位作者 Mingze Yuan Hongsheng He Jindong Tan Zhibo Pang 《IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica》 SCIE EI CSCD 2022年第1期146-159,共14页
Reliable and accurate calibration for camera,inertial measurement unit(IMU)and robot is a critical prerequisite for visual-inertial based robot pose estimation and surrounding environment perception.However,traditiona... Reliable and accurate calibration for camera,inertial measurement unit(IMU)and robot is a critical prerequisite for visual-inertial based robot pose estimation and surrounding environment perception.However,traditional calibrations suffer inaccuracy and inconsistency.To address these problems,this paper proposes a monocular visual-inertial and robotic-arm calibration in a unifying framework.In our method,the spatial relationship is geometrically correlated between the sensing units and robotic arm.The decoupled estimations on rotation and translation could reduce the coupled errors during the optimization.Additionally,the robotic calibration moving trajectory has been designed in a spiral pattern that enables full excitations on 6 DOF motions repeatably and consistently.The calibration has been evaluated on our developed platform.In the experiments,the calibration achieves the accuracy with rotation and translation RMSEs less than 0.7°and 0.01 m,respectively.The comparisons with state-of-the-art results prove our calibration consistency,accuracy and effectiveness. 展开更多
关键词 CALIBRATION inertial measurement unit(imu) monocular camera robotic arm spiral moving trajectory
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基于改进EKF的IMU动态误差抑制
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作者 李娜 贺海育 +2 位作者 景敏 李坤 贾伟 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期718-724,共7页
惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)三轴欧拉角的解算数据精度和抗干扰性能常受到系统高频噪音以及震动干扰的影响。基于此问题,本文提出一种适合嵌入式系统的低计算量、实时性好、低成本的动态误差抑制方法。该方法通过在扩... 惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)三轴欧拉角的解算数据精度和抗干扰性能常受到系统高频噪音以及震动干扰的影响。基于此问题,本文提出一种适合嵌入式系统的低计算量、实时性好、低成本的动态误差抑制方法。该方法通过在扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman filter,EKF)算法前端引入一种无限脉冲响应滤波器(Infinite impulse response⁃extended Kalman filter,IIR⁃EKF),借助于二阶巴特沃斯低通滤波器(Butterworth filter,BF)对数据进行预处理来帮助EKF抑制高频或强干扰。IIR⁃EKF算法在STM32H743微控制器中实现,经过几种实验对比验证,结果表明:在EKF单独作用时,其数据方差较大,遇到震动干扰时,瞬时值误差较大;在无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman filter,UKF)单独作用时,虽然其并不依赖初始噪音参数,其数据方差比EKF小,但还不足以满足要求;在加入BF后,数据方差明显减小,瞬时误差被大幅抑制,增强了系统的稳定性、抗干扰能力。 展开更多
关键词 惯性测量单元 数据解算 无限脉冲响应滤波器 四元数
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IMU精度对欺骗检测算法的影响分析 被引量:1
16
作者 李星童 王怡晨 《导航定位学报》 CSCD 2023年第6期87-92,163,共7页
针对全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)紧组合导航系统对抗欺骗干扰的常用方法基于新息的欺骗检测算法中,正常情况下,新息向量服从零均值的高斯分布,当受到欺骗干扰时均值不再为零,进而影响欺骗干扰检测效果,且由于INS惯性测量... 针对全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)紧组合导航系统对抗欺骗干扰的常用方法基于新息的欺骗检测算法中,正常情况下,新息向量服从零均值的高斯分布,当受到欺骗干扰时均值不再为零,进而影响欺骗干扰检测效果,且由于INS惯性测量单元(IMU)精度造成的位置误差也会影响新息向量的均值等问题,开展IMU精度对欺骗检测算法的影响分析:提出GNSS/INS紧组合模型与欺骗干扰模型;然后分析IMU精度对欺骗检测算法的影响,以及INS误差传播对观测新息的影响。实验结果表明,不同IMU精度对伪距估计值的影响,导致新息检测量在无欺骗干扰时不再是零均值;使用基于新息的欺骗检测算法对于IMU精度有要求,随着卡尔曼(Kalman)滤波状态传播间隔与检测窗口缩短,对于IMU精度的要求降低。 展开更多
关键词 全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)紧组合 惯性测量单元(imu)精度 欺骗检测算法 状态传播间隔
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基于冗余测量信息的阵列式IMU设计
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作者 魏德轩 曹乐 +2 位作者 张夏丰 张磊 刘乐远 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第2期80-83,共4页
针对单个微机电系统(MEMS)陀螺仪精度低、可靠性差的问题,基于冗余测量信息设计了阵列惯性测量单元(IMU)硬件平台,并利用迭代重加权最小二乘法(IRLS)对扩展卡尔曼滤波(EKF)融合算法进行了改进。首先,根据惯性器件的误差特性及冗余测量... 针对单个微机电系统(MEMS)陀螺仪精度低、可靠性差的问题,基于冗余测量信息设计了阵列惯性测量单元(IMU)硬件平台,并利用迭代重加权最小二乘法(IRLS)对扩展卡尔曼滤波(EKF)融合算法进行了改进。首先,根据惯性器件的误差特性及冗余测量可靠性确定了IMU数量,并设计了同轴反向、平行正交的阵列IMU硬件平台;然后,结合受力分析,使用IRLS对数据进行降维融合,解决了使用EKF融合算法时,由于矩阵维数高导致求逆运算复杂和受离群值影响导致融合精度下降的问题;最后,通过实验和仿真证明:阵列IMU的随机误差比单个IMU降低了3~5倍;当出现离群测量值时,阵列IMU仍能保证较高的精度,具有较高的可靠性。 展开更多
关键词 微机电系统陀螺仪 阵列惯性测量单元 迭代重加权最小二乘法 冗余融合
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基于双OD修正的GNSS/MIMU导航算法研究
18
作者 叶忠昌 赵忠华 叶鑫 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期213-219,238,共8页
为提高车载组合导航系统的导航精度和可靠性,在全球导航卫星系统(GNSS)信号正常工作的情况下,该文建立了一种双天线GNSS/微惯性测量单元(MIMU)/轮速里程计(OD)组合导航模型,实现了对MIMU和OD传感器误差特性的在线估计。在GNSS信号短期... 为提高车载组合导航系统的导航精度和可靠性,在全球导航卫星系统(GNSS)信号正常工作的情况下,该文建立了一种双天线GNSS/微惯性测量单元(MIMU)/轮速里程计(OD)组合导航模型,实现了对MIMU和OD传感器误差特性的在线估计。在GNSS信号短期失锁的情况下,基于双OD轮速比例修正(WRC)算法建立了MIMU/双OD组合导航模型。车载实验结果表明,与无WRC组合模型相比,该文设计的组合导航模型在120 s的GNSS信号失锁路段,最大定位误差减小了63.9%,定位误差标准差减小了80.1%;在200 s时GNSS信号频繁中断路段,最大位置误差为0.55 m。验证了所建立的导航模型和算法在复杂路况下工作的有效性。 展开更多
关键词 车载组合导航 双天线GNSS 轮速比例修正 双里程计 微惯性测量单元(Mimu)
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Implementation and Validation of a Stride Length Estimation Algorithm,Using a Single Basic Inertial Sensor on Healthy Subjects and Patients Suffering from Parkinson’s Disease
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作者 Benoit Sijobert Mourad Benoussaad +3 位作者 Jennifer Denys Roger Pissard-Gibollet Christian Geny Christine Azevedo Coste 《Health》 2015年第6期704-714,共11页
As low cost and highly portable sensors, inertial measurements units (IMU) have become increas-ingly used in gait analysis, embodying an efficient alternative to motion capture systems. Mean-while, being able to compu... As low cost and highly portable sensors, inertial measurements units (IMU) have become increas-ingly used in gait analysis, embodying an efficient alternative to motion capture systems. Mean-while, being able to compute reliably accurate spatial gait parameters using few sensors remains a relatively complex problematic. Providing a clinical oriented solution, our study presents a gy-rometer and accelerometer based algorithm for stride length estimation. Compared to most of the numerous existing works where only an averaged stride length is computed from several IMU, or where the use of the magnetometer is incompatible with everyday use, our challenge here has been to extract each individual stride length in an easy-to-use algorithm requiring only one inertial sensor attached to the subject shank. Our results were validated on healthy subjects and patients suffering from Parkinson’s disease (PD). Estimated stride lengths were compared to GAITRite? walkway system data: the mean error over all the strides was less than 6% for healthy group and 10.3% for PD group. This method provides a reliable portable solution for monitoring the in-stantaneous stride length and opens the way to promising applications. 展开更多
关键词 inertial Measurement unit(imu) Stride Length Gait Analysis Parkinson’s Disease BIOLOGGING
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基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法 被引量:1
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作者 路永乐 苏胜 +3 位作者 杨杰 罗毅 粟萍 惠嘉威 《导航定位与授时》 CSCD 2024年第1期106-114,共9页
针对行人惯性导航系统误差随时间累积致使定位精度严重下降的问题,提出了一种基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法。该算法在零速修正算法的基础上,利用足部安装的超声波测距模块实时测量行人双足相对距离,构建了基于超声测距的... 针对行人惯性导航系统误差随时间累积致使定位精度严重下降的问题,提出了一种基于足间距信息辅助的行人三维惯性定位算法。该算法在零速修正算法的基础上,利用足部安装的超声波测距模块实时测量行人双足相对距离,构建了基于超声测距的足间距约束模型,通过随机森林算法实现行人运动模式识别,并针对上下楼梯场景,利用台阶高度和足间距信息进行高度解算,最终实现行人三维惯性定位。在实际路线上开展了三维定位实验,数据显示,所提算法平面闭环误差为总路程的0.64%,与零速修正算法相比下降了55.56%,高度误差为0.06 m,与零速修正和气压计联合算法相比下降了64.70%,能够实现导航误差在总路程的0.50%以内的三维定位。实验结果表明,所提算法具有良好的工程应用价值。 展开更多
关键词 行人导航系统 惯性测量单元 零速修正 足间距约束 高度解算
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