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。

基于高精度GNSS惯性导航设备的自动导航驾驶拖拉机作业性能试验研究

介绍了高精度GNSS惯性导航测试设备的主要性能指标和安装方法,提出了自动导航拖拉机的作业性能试验方法和导航控制精度的计算方法,开展了自动导航拖拉机的作业性能试验,分析了自动导航拖拉机试验结果和作业质量。

基于惯性导航和里程仪的煤矿采掘设备定位

分析了国内外煤矿惯性导航技术的研究和应用情况,指出惯性级光纤捷联惯导技术适用于煤矿采掘设备定位;将惯性导航和里程仪相结合进行协同定位和导航,利用里程信息对惯性导航测量数据进行校正,以提高定位导航精度;给出了惯性导航动态初始对准方法,惯性导航与里程仪协同定位具体方法,以及用于误差估计、修正和补偿的卡尔曼滤波方程。实验结果表明,采用惯性导航与里程仪协同定位技术后,工作面直线度测量最大误差为90mm、平均误差为60mm,高程测量误差为20mm,符合工作面直线度测量精度要求。

GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化

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。

惯性导航设备维修决策控制方法的研究

提出了采用比例失效率模型和马尔可夫决策模型进行惯性导航设备维修决策控制。对基于威布尔比例失效率模型的可靠性参数估计方法和半马尔可夫决策模型的数学构建进行了论述,并介绍了根据这两个模型进行维修决策控制的具体步骤。

惯性导航设备升沉数据测试系统研究

研制了一套基于STM32单片机与单轴摇摆台的测试系统,利用固定圆心、固定半径条件下的圆内三角形关系,通过拉线传感器采集单轴摇摆台复合运动中的升沉数据;同时,对惯性导航设备输出的升沉数据进行采集与处理。对测试系统输出的升沉数据进行了验证,实验结果表明:该测试系统的测试数据准确合理,可实现对惯性导航设备升沉参数的动态测试,弥补了现有同类测试系统的结构复杂、量程小等不足。

船用惯性导航设备缓冲系统设计

针对船用惯性导航设备的无转角抗冲击要求,基于无谐振峰减振器,设计一种三维平移缓冲平台,由于减振器水平方向阻尼不足,在水平方向增加了横向和纵向阻尼器。利用缓冲基本原理,建立三维平移缓冲平台动力学模型。在此基础上,根据冲击设计条件利用ADAMS仿真软件计算出最优隔振器刚度和阻尼参数,最后对缓冲平台样机进行振动试验、垂向及横向冲击试验。结果表明:三维平移缓冲平台振动传递率小于3,冲击传递率小于40%。设计的三维平移缓冲平台为惯性导航设备抗冲击提供了一种有效的应用方案。

船用惯性导航设备虚拟检测系统设计与实现

惯性导航设备是一种通过惯性器件来进行导航定位和航迹推算的高精度导航设备,在现代舰船、潜艇等远程航海中发挥巨大的作用。由于惯性导航设备价格昂贵、结构复杂、指标繁多、检测要求高,每一次检修都要投入大量的人力、物力和时间。随着技术的发展,采用虚拟维修技术能够精准地诊断出系统故障,方便对设备进行维修、检查和主要指标的检测,适合复杂装备故障检查和维修。检测结果证明,采用虚拟维修技术的惯性导航设备能够极大提高装备的可检测性、可维修性。

大数据背景下惯性导航测试设备发展趋势

随着大数据技术的发展,并不断应用于惯性导航测试设备中,对其未来发展趋势将产生重要影响。文章通过分析大数据技术数据量巨大、数据类型多样、数据流动快、数据潜在价值大等特点,得出惯性导航测试设备在测试数据的效率、准确性、可靠性等性能指标上将大幅度提高,海量数据的采集、处理和分析能力也将提升不少的结论。在此基础上分析未来惯导测试设备,朝着高精度、数据测试自动化和数据分析智能化方向发展的趋势。

基于MEMS技术的微型惯性导航系统的发展现状

根据美国 DARPA(the Defense Advanced Research Projects Agency)资助项目的概况,介绍了微电子机械系统(MEMS)惯性传感器领域的新进展,对 DARPA 的特别项目 MEMS-INS(Inertial Navigation System)的进展状况进行了说明。详细描述了惯性技术、导航技术领域内前沿研究机构研究 MEMS INS 的路线,总结了微型导航技术系统算法的研究现状。最后,对 MEMSINS 的发展进行展望,指出 MEMS INS 的发展方向。过去的发展趋势表明:微型惯性技术将向芯片级的超小型 MEMS IMU(Inertial Measurement Unit)和 MEMS INS 以及组合导航的发展方向。

惯性导航系统的误差估计

惯性导航系统(INS)以其自主的工作能力广泛应用于军事武备的导航、制导与控制系统和国民经济的诸多领域。它的主要缺点是定位误差随其工作时间的增长而增大。对惯导系统的误差进行估计和补偿是在保证性能价格比的前提下,提高惯性导航系统精度的有效途径。目前,对惯导系统的误差修正均采用外信息(如GPS的输出信息)校正, 即在INS工作的全部时间内,定期地利用GPS输出的速度和位置信息与INS输出的相应信息的差值作为观测量, 对INS误差进行估计和补偿。Kalman滤波的方法广泛地应用于惯导系统的误差修正初始对准。本文研究了当地水平惯导系统的的误差估计和补偿问题。分析结果表明,采用Kalman滤波的方法,可以精确地估计惯导系统的误差(包括陀螺漂移和加速度计零偏),误差估计的精度高,并且估计的方差阵收敛快。

GPS/INS组合导航系统半实物仿真研究

为了研究ＧＰＳ（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ）／ＩＮＳ（ＩｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）组合导航系统的性能，利用跑车实验实时采集的惯性导航系统和ＧＰＳ的数据进行了测后仿真研究．分别进行了ＧＰＳ／ＩＮＳ位置、速度组合和伪距、伪距率组合仿真，仿真中组合Ｋａｌｍａｎ滤波器采用数值稳定性较好的ＵＤ分解算法．最后给出了纯惯导及组合后系统的位置、速度误差仿真曲线。

GPS/INS 组合导航系统降阶滤波器设计

本文研究了某型号飞机上ＧＰＳ／平台惯性组合导航系统中降阶卡尔曼滤波的设计方法。文中提出了一种降阶滤波器结构，并讨论了模型误差的伪随机噪声补偿方法。采用蒙特——卡洛分析法对降阶滤波器的实际误差进行了数字仿真，结果表明：本文提出的这种降阶滤波器能保证组合系统的导航精度。

INS/GPS组合导航方式及应用前景

主要对惯性导航与卫星导航的各种组合方式作了详细的介绍 ,并分析了采用 INS与 GPS相结合时整个系统的性能和滤波算法 ,并对 INS/GPS组合导航的应用前景做了一般性的分析。

扩展区间Kalman滤波器及其在GPS/INS组合导航中的应用

针对具有不确定动态模型参数的GPS/INS组合导航系统,首先介绍一种新型的区间Kalman滤波器,讨论了GPS/INS组合系统中模型参数不确定性的问题,分析了惯性传感器建模中相关时间常数的区间特性,并建立了适合非线性特性的GPS/INS组合系统的扩展区间卡尔曼滤波器。计算结果表明,扩展区间卡尔曼滤波器对非线性GPS/INS组合系统是很有效的,它能给出组合系统导航误差的上下界,这对组合系统的设计具有指导的意义。

INS/GPS无线电近程导航系统

鉴于传统惯性导航和卫星导航的组合应用存在着一定局限,分析了飞机无线电近程导航系统校正和与INS/GPS的综合过程,探讨了无线电近程导航系统对INS/GPS综合校正应用过程中的一些技术问题,并提出了相应的解决措施。

INS/GPS组合导航系统的数据同步技术研究

指出在组合导航系统进行有效的信息融合之前,对来自不同导航传感器的数据进行同步化处理是非常重要的前提。对INS (惯性导航系统)和GPS构成的组合系统中的数据同步技术进行研究,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS(每秒一个脉冲)作为参考时标,软硬件相结合的实时数据同步方法。实验结果表明:该方法能保证数据在融合点上准确同步。

GPS/INS组合导航系统的研究

讨论了飞机惯性导航系统(INS)与全球卫星导航系统(GPS)的利与弊以及卡尔曼滤波方法在组合定位中的应用情况,进一步提出了基于神经网络数据融合方法的GPS/INS组合导航系统。系统神经网络结构采用单隐层的三层神经网络,输入输出神经元数目是4个,基于256个训练样本由经验公式求得隐层神经元数目为8个,同时还建立了惯导系统的数学模型和数据融合的数学模型。给出了利用MATLAB编制的神经网络训练程序并对这一神经网络进行了训练和仿真。实验表明,组合导航系统经度误差可达9m,纬度误差可达8m,与单独GPS定位和INS定位相比精度得到了提高。

INS/GPS/TAN组合导航系统建模与仿真

在分析IN S、GPS、TAN导航系统特点的基础上,提出了一种IN S/GPS/TAN组合导航系统工程应用的方案,研究了其最优估计融合算法,并对算法做了仿真验证。结果表明:在确保整个组合系统可靠性的前提下,导航精度有了明显提高。因此,该方案非常适用于现代武器低空飞行时的导航。

INS/GPS/电子罗盘组合导航系统研究

根据船舶导航系统对导航精度的要求,利用联邦卡尔曼滤波技术,分别确立了INS/电子罗盘子滤波器和INS/GPS子滤波器的组合模式,设计了船舶INS/GPS/电子罗盘组合导航系统;仿真结果表明,将联邦卡尔曼滤波理论应用于INS/GPS/电子罗盘组合导航系统可以获得较为满意的导航精度。