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。

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。

基于捷联惯性导航的室内定位系统设计研究

以捷联惯性导航技术为依托,对室内定位系统进行了设计,通过HMC5983三轴电子指南针模块、MPU6050陀螺加速度计模块以及蓝牙模块实现定位功能,配合STM32单片机,能够对载体在导航坐标系中的运动加速度进行计算,结合加速度积分计算,明确载体空间位置,具备良好的定位精度。

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。

基于捷联惯导系统/差分全球定位系统的航空重力测量技术

地球重力场资源对促进大地测量学、空间科学、地球物理学、地球动力学、海洋学、资源勘探以及现代军事学的发展具有重要作用。在阐述了航空重力测量基本原理基础上,详细分析了基于捷联惯导系统的航空重力测量原理及其关键技术,以及我国航空重力测量技术发展的技术基础。

联合捷联式惯性导航与全球导航卫星数据的航空矢量重力测量方法

航空重力测量技术是以飞机为载体,快速测定近地空中重力加速度的重力测量方法。经过数十年的沉淀与发展,航空重力测量技术已成为高效测定中高频地球重力场信息的主要手段。航空矢量重力测量技术相较于航空标量重力测量技术,不仅能获取重力扰动矢量的垂直分量,而且也能获取重力扰动矢量的水平分量（即垂线偏差）。

基于VB-EKF的GPS/INS松组合导航定位算法

针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)算法。该算法利用EKF(Extended Kalman Filter)将非线性系统中的状态函数和量测函数展开为线性方程,并将两个不同的导航系统数据进行融合,避免了单系统导航定位发散的问题。考虑到组合系统中量测噪声的时变特性,引入变分贝叶斯算法进行改进,有效解决了系统滤波精度下降问题。仿真结果表明,VB-EKF较EKF算法可有效提高滤波稳定性,进而提高系统导航定位精度。

联邦卡尔曼滤波在捷联惯导/全球定位/里程仪组合系统中的优化设计

基于Carlson提出的联邦卡尔曼滤波理论的原理和特点,建立了SINS/GPS/OD组合导航系统的数学模型,设计了组合系统的联邦滤波算法,并使用MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果证明了联邦滤波器在组合导航系统应用中的可行性和优越性,该算法计算量小、容错性好,能实现较高的精度。

双星定位系统/SINS深组合导航系统研究

以卫星模拟器为基础,介绍了一种双星定位系统定姿的基本原理,解决了双星定位系统 存在的位置滞后即定位实时性较差的缺陷,把双星定位系统的位置与姿态信息和捷联惯导系 统的位置、姿态信息进行组合后,可有效地提高系统的精度.

球载捷联惯性/GPS组合导航系统及动态对准技术

为了实现系留气球载雷达系统天线的空域稳定,球载航姿系统是不可缺少的重要设备。文中阐述了用捷联惯性/全球定位系统组合导航系统实现球载航姿系统的设计技术,针对系留气球平台系统在空中漂浮不定的特点,提出了在动态条件下,小型系留气球载捷联惯性/GPS组合导航系统的对准技术。

GPS/捷联惯性组合导航系统的性能研究

采用卡尔曼滤波器进行最优组合的GPS/捷联惯性组合导航系统是一种精度高、成本效益好、功能可靠的导航系统。它既能增强GPS接收机的抗干扰能力又能抑制惯导的积累误差。机动飞行和干扰环境下所进行的模拟计算表明,采用C/A码GPS接收机和低精度(0.1°/h陀螺,1×10^(-3)加速度计)捷联惯导所组成的系统,定位精度可达20m(1σ),速度精度约为0.1m/s(1σ)。与纯惯导相比,性能精度约提高2个数量级。系统具有对惯性元件进行测漂补偿,对GPS用户钟差进行估计校正和实现惯性平台空中对准的功能,能缩短地面准备时间,提高飞行器的快速反应能力,是一种在航空、航天等领域中有着广阔应用前景的导航定位系统。

基于频谱分析的全球定位系统跟踪环性能研究

提出了一种新的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)组合方式。从频域角度对GPS码跟踪环及载波相位锁相环进行了数学建模,对INS辅助GPS码跟踪环、载波相位锁相环的方式进行了分析研究,指出这种组合方式的优点及缺陷,最后通过数学仿真验证了分析结果。

基于SINS/DVL与声学定位系统的水下组合导航技术研究

捷联式惯性导航系统具有结构简单、隐蔽性高、自主性强等优点,但随着导航时间的增加,系统会出现累积误差,从而严重影响水下航行器的导航定位精度。由于海水的良好导电性,使得GPS无法在海水中对惯导系统进行有效校准。水下声学定位系统采用在海底或海面安装能发射声信号的信标、应答器及水听器,可以在海洋环境中对水下航行器进行有效定位,从而为惯导系统提供位置校准信息。多普勒计程仪可以有效测量航行器相对海底的速度,从而为惯导系统提供速度校准信息。论文阐述了水下常用的定位导航技术和信息融合方法,构建了惯导系统、多普勒计程仪和水下长基线定位系统交互辅助的组合导航模型,为今后更方便、准确地进行研究作基础。

基于高精度MEMS惯性器件的多传感器融合定位系统的设计与研究

针对全球导航卫星系统(GNSS)和捷联惯性导航系统(SINS)组成的车载导航系统在城市峡谷、立交桥、隧道、林荫大道等,卫星信号失效时精度会快速下降的问题,提出惯导/卫星/里程仪组合导航系统,用速度、位置误差作为观测量,利用扩展卡尔曼滤波技术进行误差估计与校正。通过跑车试验验证,结果表明,惯导/卫星/里程仪组合导航系统能够有效改善卫星定位时信号的遮挡问题,平滑行车轨迹,有效大幅地提高了导航定位精度。

基于SINS/DVL与LBL交互辅助的AUV水下定位系统

针对AUV水下定位系统存在的缺陷,设计了一种基于SINS/DVL与LBL交互辅助的AUV水下导航定位系统。系统由安装在AUV上的SINS、DVL、发声源及布放在海底已知位置的LBL水声定位基阵组成。SINS/DVL估计的位置信息既辅助到达时延差估计,修正声速,提高LBL定位估计的精度,又作为Taylor级数展开迭代法所需的迭代初始值,辅助LBL估计AUV位置。然后利用LBL系统估计的位置信息校正SINS/DVL的累积误差。仿真结果表明,当AUV靠近LBL基阵时,与传统方法相比,该系统能更有效地修正SINS/DVL系统的累积误差,使定位误差小于2 m,适用于水下定位导航。

双星定位/SINS组合导航系统研究

双星定位系统是一种区域性定位系统。介绍了双星定位系统的定位原理 ,说明了其存在的定位实时性较差的不足。对此提出了利用惯导经卡尔曼滤波器校正后的输出速度信息来修正双星定位系统的输出水平位置信息 ,然后与惯导进行组合 ,建立了其状态方程与观测方程。仿真结果证明该方案切实可行 。

双星定位/捷联惯导组合导航技术

针对双星定位系统采用两颗地球同步卫星进行有源定位和存在定位位置滞后的特点,提出了双星定位/捷联惯性导航系统(SINS)组合的最优预测模型.该模型首先利用双星定位系统提供的滞后定位信息对组合系统进行最优预测,然后校正惯导.通过实际动态试验表明,利用本文提出的方法可有效地对组合系统进行较好的滤波与校正,定位精度较高.

GPS与惯性导航系统的综合

惯性导航系统是先进的自主式导航系统，航空、火箭、导弹、宇宙航行等方面，在航母、潜艇、巡洋舰、乃至驱逐舰上已都有应用。随着利用卫星导航的全球定位系统（ＧＰＳ）技术的发展，在舰船上采用全球定位系统与惯性导航系统综合的技术将进一步提高惯性导航系统和全球定位系统的性能。对舰船设计工作者来说，甚为重要的是不应该使全球定位系统和惯性导航系统分别孤立运行，而必须将两者合理地综合。

GNSS/SINS/视觉导航鲁棒算法

全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)、捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)和视觉传感器优势互补,3者信息融合可获得高精度、无漂移的导航定位信息.针对GNSS/SINS/视觉融合导航易受运动速度、光照变化、遮挡等影响导致定位精度和鲁棒性降低问题,本文在图优化框架的代价函数中加入SoftLOne鲁棒核函数,设置量测值粗差检验程序,降低离群点带来的负面影响.进一步,对量测值计算残差进行卡方检验,对超限残差降权处理,提高系统精度和鲁棒性.实验结果表明,本文算法较不施加鲁棒核函数、不采用异常值剔除策略和卡方检验的传统算法,以及加入其他鲁棒核函数的算法精度更高、鲁棒性更好,能够较大程度提升GNSS/SINS/视觉导航定位精度和鲁棒性,在大尺度环境下,未出现较大漂移误差,绝对位姿均方根误差0.735 m,绝对位姿误差标准差0.336 m.

GPS/SINS综合定位系统仿真实验研究

设计了一个基于位置/速度组合的集中卡尔曼滤波器,整合来自所有传感器的数据以提供精确的和可靠的定位数据分别对GPS和SINS进行误差分析并建立相应的误差模型。运用卡尔曼滤波对系统误差进行最优估计,将校正后的SINS数据作为综合定位系统的输出。为验证论文中采用的整合方法和数据融合算法的有效性,对GPS/SINS综合定位系统进行了计算机仿真。仿真结果表明该GPS/SINS位置/速度组合可以提高系统精度,特别是位置和速度的精度有明显的提高。