一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统(GPS)环境下微机械捷联惯性导航系统(MEMSSINS)/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性:当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5. 0 m和0. 5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。

复杂城市环境下的全球导航卫星系统/捷联惯性导航系统组合导航算法

针对复杂城市环境下,全球导航卫星系统(GNSS)信号出现频繁短暂失锁或拒止时,对GNSS/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统的导航精度和鲁棒性影响较大问题,该文提出一种改进的因子图滤波方法。首先使用GNSS接收机内部参数构建信号误差鉴别函数,能实时估计出信号受多径干扰、遮挡等情况下的信号测量性能;同时利用载体运动约束条件构造零速修正因子,对GNSS拒止情况下的系统状态进行更新,避免系统导航性能极速下降。实验结果表明,改进的因子图方法相比经典因子图方法,在城市复杂环境下能提高定位精度63.50%和测速精度42.26%,同时也具有更低的存储量和计算复杂度,特别适用于城市车辆辅助驾驶导航设备中,对导航精度、硬件资源和实时性约束强的场景。

基于相位控制的惯性与卫星超紧组合导航系统信号解调方法

卫星导航极易受到复杂环境下的干扰信号影响,捷联惯性导航系统(SINS)与卫星导航系统(GNSS)超紧组合导航技术可提高卫星接收机在信号干扰环境下的工作性能。在对比分析紧组合与超紧组合实现方案及北斗B1信号调制方式的基础上,提出基于相位控制的SINS与GNSS超紧组合环路信号解调方法,进一步分析SINS与GNSS超紧组合环路信号跟踪特性。对卫星信号受干扰环境及动态条件下的相位控制超紧组合与频率控制超紧组合方法的导航性能进行试验对比分析,结果表明相位控制超紧组合方法具有更稳定的定位性能,并可提高约7 dB的抗干扰能力。

基于单频伪距、伪距率全球定位系统/惯性导航系统紧组合导航系统

单频单系统型接收机的造价成本较低。为了迎合低成本的需求,并且解决在城市环境下因高楼大树遮挡导致全球卫星导航系统可见卫星数不足而无法定位的情况,设计了基于单频伪距、伪距率GPS/INS紧组合导航系统;详细推导了该组合导航系统的模型,并通过实验验证了当可见卫星数充足时,该系统的精度较高;当可见卫星数不足4颗时,该组合导航系统仍然可以有效的定位导航,满足一定的导航精度需求。

全球导航卫星系统惯性导航系统组合导航的算法综述

对全球导航卫星系统惯性导航系统组合导航的特点进行了介绍,对卡尔曼滤波、扩展卡尔曼滤波、无迹卡尔曼滤波、容积卡尔曼滤波、粒子滤波等传统滤波算法进行了分析,并论述了神经网络算法的研究进展。

北斗三号/GPS组合导航系统全球定位性能分析

为研究北斗三号/GPS组合导航系统在全球的定位性能,基于STK仿真软件,在全球范围内,以经纬度5°×5°的分辨率设置观测点,评估每个观测点的卫星可见性和GDOP值。结果表明:在良好观测环境下,相比单系统,组合系统平均可见星数增加了10颗左右,GDOP值达到“优”的状态,极大改善了卫星空间几何结构,弥补了北斗三号在西半球可见星数少、定位精度低的问题,GPS在高纬度地区卫星仰角小,定位精度低的问题;在复杂观测环境下,组合系统平均可见星数明显下降,GDOP平均值显著增大,但整体定位性能仍可以满足定位导航的需求。

惯性导航系统INS与GPS系统的组合应用

由于传统的惯性导航系统设备是分离式的 ,且精度又较低 ,加上高价位的惯性系统的传感器是阻碍它被广泛应用于与GPS进行组合导航的主要原因。但近年来出现的低价位、高精度的传感器 ,使得惯性导航系统集合化、小型化成为现实。这也就使得惯性导航系统与全球卫星导航系统的组合导航系统成为可能 ,从而为解决民用GPS或GLONASS全球卫星导航系统存在的问题提供了另一个有效的途径。

基于MEMS器件的低成本捷联惯性卫星组合导航系统设计

[摘要]介绍了一种基于MEMS传感器的低成本惯性卫星组合导航系统的设计与实现方法，通过建立工程适用的MEMS惯性测量组件模型，对IMU输出进行补偿，经质性解算获得导航信息量，并与卫星信息一同进入卡尔曼滤波，修正后获得可用导航信息。对样机的挂飞测试结果表明，该低成本惯性卫星组合导航系统导航信息准确度满足在制导、控制领域的短时精度要求，具备一定的工程应用价值。

不同情形下GNSS/INS组合导航系统精度分析

基于载波相位差分的GNSS/INS组合导航系统在移动测绘领域应用广泛,但其精度也由于卫星观测条件、IMU级别、滤波算法和处理软件等因素而相差较大,对测绘作业和成果精度评定造成阻碍。针对上述问题,利用设计的跑车实验,详细分析了不同软件、不同级别IMU、不同处理模式、不同环境等条件下组合导航参数的精度。结果表明,在卫星观测条件良好的情况下,不同软件和不同处理模式的解算精度相当;由消费级到战术级再到近导航级,精度逐渐提高,其中消费级IMU组合导航的姿态中的航向精度为660″、横滚和俯仰精度为60″、速度精度为2.5 cm/s、3D位置精度为3 cm。在城市路段,精度整体上均有下降但仍在同一量级;当卫星数不足4颗时,紧组合定位精度会下降到m级。

舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统设计

针对舰载小型化导航设备功耗低、体积小、可靠性好、精度高的性能需求,研制出基于嵌入式DSP与FPGA架构的SINS/GNSS舰载小型化组合导航系统平台。首先,在系统硬件方面,阐述了系统的总体设计方案,构建了嵌入式导航计算机平台,介绍了系统所采用的光纤陀螺、石英挠性加速度计和GNSS接收机的性能指标。其次,在导航算法方面,介绍了舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统的工作原理,分析了捷联惯性导航系统和GNSS的噪声误差模型,设计了基于SINS/GNSS的紧组合工作模式下的扩展卡尔曼滤波器。最后,进行了样机车载验证实验。实验结果表明:该组合导航系统水平姿态误差小于0.02°(1σ),航向误差小于0.1°(1σ),水平位置定位误差小于2 m(1σ),能够满足舰载小型化导航设备的低功耗、高可靠性、高精度等需求。

组合导航卫星系统定位技术进展

多星座导航系统的组合共用是近年来卫星导航领域的发展方向之一。综述了基于组合导航卫星系统定位技术的最新研究进展,从多源信息融合理论的角度阐述了卫星导航系统组合定位的思路,同时在多星座导航系统组合的新背景下分析了载波相位模糊度解算这一关键问题的发展,探讨了系统组合共用实施中有待于进一步研究解决的新问题。

GPS/BDS组合导航系统的精密单点定位模型

为了改善单卫星导航系统由于卫星数量较少,导致定位误差高的问题,设计全球定位系统(GPS)/北斗卫星导航系统(BDS)组合导航系统的精密单点定位模型:线性组合处理GPS与BDS的伪距和载波相位观测值,并构建GPS/BDS组合导航系统的组合观测值;接下来利用协方差成形自适应卡尔曼滤波方法,对组合导航系统导航过程中的卫星钟差、电离层延迟等误差实施滤波;再利用滤波处理后组合导航系统的广播星历,获取卫星轨道以及钟差;然后利用经验模型修正对流层延迟,获取相位观测值与伪距的综合改正数;最后利用综合改正数修正组合导航系统的观测方程,构建精密单点定位模型。实验结果表明,GPS/BDS组合导航系统采用所构建模型进行精密单点定位,不同方向定位误差均低于10 cm,证明了提出模型的有效性。

GPS／惯性组合导航开发系统

－ＧＰＳ／惯性组合导航开发系统能经济、有效地研究、设计组合导航系统。该系统大大缩短了从理论方案到实际应用之间的距离，为决策部门、工程应用部门提供了一种全面观察、考核组合导航系统在不同应用条件下精度、性能的强有力工具，而且开发系统的核心部分可以方便地转换为应用软件。文中介绍了开发系统的结构和原理，包括卡尔曼滤波器及航迹仿真器、ＧＰＳ仿真器、惯性导航系统仿真器等；讨论了开发系统的功能设计和人机界面设计；最后给出了有关结论。

多种导航卫星系统的组合共用技术探讨

随着全球各导航卫星系统的兴建,多种导航卫星系统的组合共用在近年来逐步成为卫星导航领域的研究热点。从导航系统的星座及观测几何、可用性、完备性、精度、可靠性、载波相位模糊度求解能力等方面,分析了多种导航卫星系统组合共用的优越性。阐述了组合共用的使能技术及最新的研究进展,并对发展前景做出了展望。

机载惯性/卫星组合导航系统

惯性／卫星组合导航系统的优势旱已众所周知，许多国家和团体愈来愈重视这方面的研究应用工作。我所于１９９０年起，利用自己研制的惯导系统和美国的ＴＡＮＳ－ⅡＧＰＳ接收机，开始了组合导航系统的研制工作。经过几年的研究、探索，组合系统已经受了一系列的实验室试验、车载试验和飞行试验，取得了良好的结果。本文主要报告组合导航系统在设计、研制过程中遇到的所（需）解决的一些关键技术问题及其试验结果。

基于扩展卡尔曼滤波器的超紧耦合GPS/INS组合导航系统设计

提出了一种组合导航设计方案,通过将滤波器得到的多普勒频移信号反馈给GPS接收机跟踪环,实现了超紧耦合,提高了组合导航系统在高动态和干扰条件下的性能.采用了非线性动态模型并对其进行了线性化,提高了导航精度并减小系统计算量;应用用一阶高斯马尔可夫模型描述不同的惯性传感器误差,最后给出了扩展卡尔曼滤波器的具体算法.

GPS／INS／伪卫星组合导航定位系统及其应用探讨

当前，GPS／INS组合系统在精确定位，定向时被认为是最主要的传感器，并被应用在摄影测量，地图绘制或者其它方面．然而，该系统的可靠性和精度主要依赖于环境和其它条件，在城市范围特别是在卫星信号经常失锁的地方表现尤其明显。为了保持稳定性和可靠的精度，或者进一步提高这样系统的精度，本文介绍了地面卫星系统（又称伪卫星）．这种卫星改善了可用卫星的几何图形，从而保证并且提高了地面GPS／INS组合系统的可靠性和精度．

四强争锋的全球卫星导航系统

古人出行，多根据太阳、北斗七星等自然物象确定方位。后来中国人发明了罗盘，给世人远行和航海带来了极大方便。随着科技的发展，人类又先后发明了惯性导航、天文导航、无线电导航等多种新技术。但与这些技术相比，卫星定位和导航的优势十分明显，它能够全天候、全时段、全球性、高精度地提供三维位置、三维速度及精确的时间等信息，是导航技术中的绝对“霸主”。

采用多信息源的超紧组合导航系统性能分析

INS/GPS超紧组合导航系统是利用惯性导航系统导航参数辅助全球定位系统卫星信号的捕获和跟踪,满足了低信噪比和高动态环境下的导航精度要求。随着北斗卫星导航系统的发展,将北斗系统构建新的超紧组合导航系统并对新系统进行相关研究具有重要的意义。分析了新系统的关键技术,建立了新系统的滤波器模型,基于软件接收机对新型超紧组合导航系统性能进行仿真分析。结果表明,新系统在导航精度上与INS/GPS超紧组合系统性能相当,但是可以提高系统的可用性。

基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统设计

针对全球导航卫星系统(GNSS)信号受到干扰失锁导致可见卫星数目少于4颗时,捷联惯性导航系统(SINS)/GNSS松组合系统无法正常运行问题,设计了基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统,并对该系统建立非线性模型.首先以三星Exynos4412作为电路核心处理器,集成IMU模块MPU9250和卫星接收模块MH16-T1,同时搭建硬件系统.采用无迹卡尔曼滤波算法进行紧组合数据融合,在GNSS信号受到干扰时也能用GNSS信号辅助SINS进行组合导航.最后通过样机车载测试表明,设计的SINS/GNSS紧组合系统比松组合系统具有更高的导航精度与稳定性,即使在GNSS信号受到干扰失锁时,紧组合系统短期内仍可保持较高的导航精度.