船舶MEMS微惯导网络精度技术研究

为了减少误差积累,提高导航精度,通过船舶上的CAN总线网络,利用高精度主惯导系统对低精度的MEMS微惯导系统进行在线修正。根据微惯导网络系统姿态角的误差模型,将惯导系统的角速率输出值作为量测信息设计卡尔曼滤波器,对姿态角修正算法进行了仿真运算,估计出了MEMS微惯导系统姿态角误差。

船舶微惯导网络中的数据采集及其小波降噪方法

微惯性器件普遍存在噪声大、稳定性差等问题,仅靠单一MIMU通常难以满足现代导航系统提出的精度要求。基于CAN总线,面向船舶实际应用,设计了一种采用MIMU多点布局的网络化微惯导系统。它主要由MIMU、数据采集、数据管理、时间基准、CAN智能转换器等模块以及工控机组成。各数据采集模块与工控机均以节点形式挂接于CAN网络,时间基准模块用于产生统一的时间刻度值及各通道MIMU报文同步采集信号,数据采集与数据管理模块之间采用中断握手方式来协调各通道报文上传的次序。最后,采用小波分层阈值法对MIMU动态实测数据进行了降噪处理。实验表明:该船舶微惯导网络系统能够基于CAN总线实现多通道MIMU实时数据的同步采集和网络化传输,误码率低;且采用小波分层阈值法对MIMU数据进行降噪处理是切实有效的。

基于微惯导+蓝牙技术的消防现场智能定位监测装置

本论文针对火灾救援人员进入现场后与外界通信方式手段单一,效率低下,一旦中断则彻底失去联系的现状,提出了一种基于MEMS微惯性导航系统+的智能消防人员支援感知设备,实现了消防现场救援人员进入火场后的实时定位、生命迹象实时监控以及现场毒气浓度实时监测等功能,具有良好的实时性、准确性和有效性。

基于微惯导与VLC的室内高精度定位技术研究

高精度室内定位在很多场合的实用性和必要性日趋显著,其应用前景广阔,已成为研究前沿。基于微惯导技术的室内定位,是目前最为精确和有效的一项定位技术,但由于微惯导测量组件存在不可避免的漂移现象,使其无法长时间独立用于目标的定位。在此背景下,提出了一种基于微惯导(Micro-Inertial Navigation System,Micro-INS)与可见光通信(VLC)系统相结合的定位方法。在该方法中,首先通过微惯导测量组件进行航位推算,然后利用获取的VLC信号对微惯导系统的位置信息进行校准,补偿微惯导系统的定位累积误差。定位实验结果表明,文章所提出的方法可有效地提高系统定位精度,实现室内的长时间精确定位。

基于改进三角剖分算法与微惯导技术的三维模型构建方法

针对目前消防部队灭火救援作战中无CAD图样时建筑三维模型无法构建的问题,提出了基于微惯导技术与Unity3D建模技术,利用改进的三角剖分算法快速构建城市建筑三维模型的方法,并阐述了三维模型构建的详细过程。试验实例表明,通过该方法在无CAD图样时构建的三维建筑模型具有很好的可视化效果,并在灭火救援指挥作战中具有很强的实用性。

基于伪卫星与微惯导组合的室内定位终端设计

伪卫星定位是室内定位的一种有效手段,然而常规定位终端是基于GNSS与微惯导传感器的。针对该问题,提出了基于北斗伪卫星与微惯导传感器的室内组合定位终端,通过内置北斗伪卫星定位IP软核,能够实现北斗卫星信号的接收和解析,微惯导传感器安装在脚步,感知行人运动状态,二者数据经蓝牙传输到终端软件完成数据融合。同时终端软件叠加高精度室内地图,支持位置的实时可视化显示。

嵌入式微惯导/GPS/磁力计组合导航系统设计

本系统是基于FPGA和DSP的嵌入式微惯导/GPS/磁力计的多信息融合的组合导航系统。该组合导航系统由石英音叉陀螺、石英振梁加速度计、GPS接收机、磁力计和基于FPGA和DSP的导航计算机、软件等部分组成。分别介绍了各主要组成部分技术参数、特点,并介绍了系统设计时的热设计、电磁兼容性设计等相关注意事项。

微惯性/卫星组合导航系统算法研究

微惯导系统(MINS)与卫星导航系统(GNSS)的结合不仅可以充分利用微惯导系统良好的短期性能和GNSS的长期稳定性,弥补MINS系统误差随时间积累和GNSS采样频率低、动态性能差的缺陷,而且使得组合导航系统的精度和动态能力同步提高,保证了系统在卫星信号受遮挡或失效的环境下仍能够以较高的精度自主运行一段时间,正常工作。采用星网宇达的产品采集真实数据进行了离线仿真,比较了多种滤波算法,实验证明,采用UKF取得的效果最好,EKF次之,KF最差。

MIMU/GNSS/ODO/高度计/航姿仪组合导航微系统硬件设计

为了提高导航系统的服务质量,使导航系统在复杂环境下仍可以提供精确的定位导航与授时(PNT)服务,提出了一种微惯性测量单元(MIMU)、全球卫星导航系统(GNSS)、里程计模块(ODO)、高度计和航姿仪模块的组合导航系统硬件设计方案。为了提高系统的自适应能力,设计了基于CAN总线的即插即用模块。介绍了各个模块的特性和配置方法,完成了组合导航系统的底层驱动设计。在真实路段进行了跑车实验,实验表明该设计可以得到精准的位置和速度信息。

微机电系统引领航空技术新变革

微机电系统(MEMS)被认为是21世纪的一项"使能"技术,对航空工业的技术革新将产生重大影响。本文介绍了MEMS在航空领域的典型应用,包括微惯性测量系统、微型飞行器、微流控和灵巧蒙皮、集成光电器件、发动机智能控制等,并探讨了未来MEMS的发展趋势。

MIMU/GPS紧组合系统在车辆导航中的应用

针对GPS对车辆导航的不足,根据推导出的GPS载波相位和多普勒速度数学模型,结合GPS接收机接收到的载波相位和多普勒速度信息、系统提供的姿态信息和电子罗盘提供的姿态信息建立车辆导航的紧组合导航系统的状态方程和量测方程,利用卡尔曼滤波输出车辆的姿态信息。实验结果表明:该方案能够有效地约束车辆姿态误差,提高了车辆导航的精度。

主动波浪补偿平台及其试验系统的设计与仿真

补给船在海里工作时受到风浪的影响会发生横摇、纵摇和升沉,这严重影响了工作的平稳性和有效性。为了对补给船的横摇、纵摇和升沉进行补偿,设计了一种基于微惯导传感器的新型主动波浪补偿装置,提出了一种简单准确的波浪补偿值的求解方法,并搭建了六自由度并联主动波浪补偿平台试验系统,最后通过实验仿真验证了该主动波浪补偿装置的实用性和有效性。

森林灭火应急指挥通信系统建设应用

森林火灾现场环境复杂,通信保障难度大,参与灭火行动的部门、队伍众多。建立火灾扑救应急指挥通信系统,实现火场前线指挥部对各扑救队伍及人员进行统一指挥一直是困扰森林灭火作战的一个难题。本文提出了基于地理信息系统GIS,集卫星通信、自组网设备、多模终端、370兆基站以及微惯导定位技术于一体的可视化指挥调度平台。将专网设备与公网通信相结合,实现一线扑救人员与火场前线指挥部、后方指挥中心互联互通,各级指挥中心可以对扑救人员实现可视化指挥调度。

三维定位系统应用于热源巡检人员的分析

我公司所使用的自研的热源运检人员的智能微惯导三维定位系统,是一种综合的热源运检人员三维定位智能管理系统。它有助于供热管理人员的指挥调度、管理等工作,从而实现对供热现场人员科学调度指挥以及保障巡检人员科学高效巡检和人员安全。

高速火箭弹GFMINS/GPS组合导航系统

针对高速火箭弹发射出膛瞬间,弹上微机电系统(MEMS)陀螺难以承受上百g的加速度,使得弹上的微惯导系统(Micro-INS)无法完成导航任务,提出用MEMS加速度计构成的无陀螺微惯性导航系统(GFMINS)代替传统MINS与小型GPS构成GFMINS/GPS组合导航系统,实现火箭弹的定位要求.同时,针对GFMINS中角速度误差随时间积累较快的问题,应用分段式定常系统(PWCS)的可观测性分析方法,在奇异值分解的基础上,对系统进行可观测性分析,并确定了组合系统反馈校正变量.最后,以某型火箭弹的运动模型为算例进行了仿真,结果表明GFMINS/GPS组合导航系统的导航精度满足实际需求.