考虑洋流速度的激光惯导/里程仪标定方法

在船载试验环境中,电磁里程仪的速度会受到洋流速度的影响。对于激光惯导/里程仪组合导航系统,洋流速度的存在会影响组合导航系统相关参数的标定。为克服洋流速度对标定结果的影响,论文在原有标定参数基础上将洋流速度建模为额外Kalman滤波状态量,并采用GNSS位置、速度信息作为滤波观测量来对参数进行估计。文中从里程仪的标定观测方程出发,分析了洋流速度对里程仪比例因子、安装误差角等误差参数标定结果的影响,以及不同误差参数之间的耦合关系;基于可观性分析理论研究了洋流速度及相关参数的可观测性,并确定了适用于洋流速度估计的标定路径。仿真及试验结果表明,经过几次转弯机动之后,包括洋流速度在内的所有标定参数均可收敛到一个准确值,有效解决了洋流速度对其他标定参数的影响。海试试验验证了文中方法的可行性。

惯导/里程仪组合导航系统算法研究

惯导系统误差随着导航时间而增长,而里程仪测量误差一般随着运载体行驶距离而增加,惯导系统和里程仪具有互补性,推导了简化的惯导/里程仪组合导航系统的卡尔曼滤波方程,研究了里程仪刻度系数误差校正的方法,并提出了里程仪打滑和滑行故障的判断准则,仿真结果表明:经过里程仪刻度系数校正后,组合导航系统能有效提高定位精度,并且具备一定的容错能力。

车载惯导里程仪组合导航系统安装误差标定研究

研究了捷联惯导、GPS、里程仪和气压高度计构成的组合导航系统中惯导安装误差角对里程仪航位推算精度的影响;提出了以GPS输出作为辅助信息对惯导安装误差进行标定的方法;设计了以里程仪航位推算误差传播方程为系统方程,以里程仪航位推算结果和GSP位置输出之差为量测,通过卡尔曼滤波估计惯导安装误差的标定方法;仿真结果表明,该方法对惯导安装误差的标定精度能达到角秒级。在调试过程中采用该方法标定补偿后的系统实际跑车实验航位推算精度达到5m+行程的0.15%,表明补偿后残余的惯导安装误差影响已经可以忽略。

捷联惯性/里程仪组合定位定向系统方案设计及仿真计算

针对车载定位定向系统中存在的缺陷,设计了一种新的车载定位系统。完成了由低成本、高可靠性的捷联惯性参考系统与高分辨率里程仪组成的捷联惯性/里程仪组合定位、定向系统的方案设计及仿真计算。仿真结果表明,系统对姿态角、航向角等误差具有极高的在线对准及标定精度。组合系统无需停车,可进行零速校正。

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。

跟踪微分器在里程仪数据处理中的应用研究

对从里程仪输出的路程增量信号中提取载体运动速度的问题进行了研究。为了获得更高精度的载体运动速度,利用跟踪微分器将载体运动速度从里程仪输出的路程增量信号中提取出来,并与传统的一阶差分算法进行比较,结果表明前者可以有效的抑制噪声放大问题,并具有较强的抗干扰能力,且算法简单,参数调节方便,滤波效果良好。最后通过计算机仿真验证了该算法的有效性,为构建捷联惯导/里程仪组合导航系统奠定了基础。

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。

里程仪刻度因子的动态标校

为进一步提高车载导航系统的定位精度,文中研究了SINS/里程仪组合中的刻度因子动态标校,推导了组合系统卡尔曼滤波方程并进行系统仿真。结果表明,该组合系统经过里程仪刻度系数误差动态标校后,里程仪刻度系数误差可从10-2提高到10-4量级,提高里程仪测量精度的同时,组合系统的定位精度也得到了提高。

捷联惯导系统/GPS/里程仪组合导航的研究

利用里程仪辅助捷联惯导系统构成自主式组合导航系统,构造、设计捷联惯性/里程仪组合定位、定向系统卡尔曼滤波器和新算法。并给出了仿真结果,仿真结果表明,该组合导航系统可有效减小速度和位置等导航参数的累计误差。

伪卫星/惯性/里程仪组合高精度地面车导航技术

为提高地面车定位/定向精度,文中研究一种基于伪卫星/惯性/里程仪组合的导航技术。系统以平台式惯性导航系统作为主惯导、高精度里程仪用来测速、两个伪卫星地面基站测得的伪距差作为测量,仿真结果表明:东向定位误差可达到2m(1σ),北向定位误差可达到1m(1σ),方位误差达到20角秒。

轮胎充气温度对光电里程仪标度因数影响的标定算法

为减小车辆轮胎充气温度对光电里程仪标度因数的影响,提高车载航位推算系统的定位精度,分析了航位推算系统的误差模型,提出了基于载波相位差分GPS的里程仪标度因数标定方法。基于CDGPS的高精度定位特性,结合SINS和里程仪的输出,利用卡尔曼滤波对里程仪标度因数随轮胎充气温度的变化进行标定。实验表明该方法可以精确标定里程仪标度因数随轮胎充气温度的变化特性,在给定初始充气压力情况下标度因数与充气温度呈线性关系。利用标定后的里程仪进行了跑车验证实验,在较良好的路况下,行驶里程78 km,纬度误差由28 m减小到5 m,经度误差由65 m减小到10 m。

里程仪故障检测的小波多分辨分析方法

针对车辆滑动等情况下里程仪故障的特点,研究了采用小波多分辨分析的里程仪故障检测方法,并进行了实验数据分析。结果表明,经多分辨分析重构的信号可以很好地揭示原信号的奇异性,从而判断出里程仪的故障点。该方法不需要进行数据建模,而且具有一定的鲁棒性,适用性强,对难以建立解析数学模型的诊断对象非常有效。

里程仪测距纵坡度及加减速模型研究(英文)

针对轮式车辆导航特点,综合车辆载荷转移和轮胎滑动两方面,提出了计算半径的概念,建立能同时补偿路面纵坡度和车辆加速度对里程仪测距影响的误差模型,跑车试验表明:纵坡度角每增加1°里程仪计算刻度系数约减小1.0762×10-3mm,加速度每增加1m/s2里程仪计算刻度系数约减小6.295×10-3mm,经过路面纵坡度和车辆加速度补偿,里程仪测距精度可以提高一个量级。

基于滑动模型的车辆里程仪标度因数标定方法

为提高车载导航系统中里程仪标度因数在非匀速条件下的标定精度,建立了车辆运动的动力学简化模型,分析了车辆加、减速时轮胎相对路面滑动对里程仪测量精度的影响,推导了基于路面附着系数的相对滑动模型,利用导航初始阶段惯导精度高的特点,将惯导解算位置作为基准,采用卡尔曼滤波器对里程仪标度因数进行估计。验证实验表明,经过改进的算法可以在车辆非匀速条件下对里程仪标度因数进行精确估计。相比未经滑动修正的估计值,里程仪测量精度由0.16%提高到0.02%。

四轮移动机器人的前后轮双里程仪系统的误差分析

四轮移动机器人的驾驶和驱动系统的左右轮分别装上里程仪，里程仪的读数反映了车轮转过的角度和转向，在车轮直径固定的情况下，便可计算出车轮的移动距离．根据左右车轮的记数值，可以计算出车体的位置和方位．本文对前后轮双里程仪系统进行了对比分析，在相同的误差下，驱动轮双里程仪系统优于前轮驾驶角和双里程仪器系统，这对实际工作有指导作用．

基于加权指数平滑的里程仪故障检测方法

车载定位定向系统行进过程中滑行或打滑时，里程仪输出故障会显著降低系统精度。文中将惯性导航系统与里程仪的速度之差映射至有限区间，利用加权指数平滑的思想设计了检测时间窗随故障幅值自适应调整的里程仪故障在线检测方法。仿真结果表明，里程仪短时故障时，文中方法能够有效检测并及时告警，利用惯性导航系统速度隔离里程仪输出；故障消除后又能迅速解除故障警戒，恢复正常组合导航，提高了系统精度和可靠性。

差分GPS辅助里程仪标定刻度因子

针对一种软轴式高分辨率里程仪的刻度因子标定方法进行了较深入的试验研究。提出了用事后处理的DGPS来精确标定里程仪刻度因子的方法。多次试验结果表明,经标定后里程仪的纵向定位精度可以达到0.02%左右,表明了该标定方法可以有效提高里程仪的刻度因子准确性,使里程仪有可能应用于高精度定位。另外,设计了同步数据采集电路及上位机软件,保证了位置与脉冲的同步性。

基于数字式里程仪的INS/里程仪导航系统

由于传统机械式里程仪存在着精度低以及无法克服的刻度系数误差的缺点,致使INS/里程仪组合导航系统的精度一直以来难以令人满意,针对此设计了新型数字式高精度里程仪,使得INS/里程仪的导航精度有了显著提高。

基于差动里程仪的车辆侧滑角测量及精度分析

侧滑角信号用于修正各类战车上诸如航炮、导弹发射器等的射击方位,其测量准确性对于车载武器的射击准确度有很大的影响。车辆在有坡度路面上行驶时,若利用水平路面上的侧滑角模型求取侧滑角会带来较大误差。推导了车辆在有坡度路面上行驶时的侧滑角模型,给出了基于差动里程仪的侧滑角测定方案,分析了里程仪测速误差引起的侧滑角误差,分析结果表明:在现有里程仪测量精度条件下,侧滑角测量精度可以满足战车对侧滑角的精度要求。

里程仪精度对惯导平台误差模型辨识精度影响

在利用车载试验进行惯导平台误差模型辨识时,里程仪精度的高低直接影响惯导平台误差模型的辨识精度。给出了惯导平台的误差模型,并建立了关于视速度的测量误差方程。由于受输入加速度大小的限制,使得系统存在严重的复共线性,提出采用选主元最小二乘方法辨识惯导平台误差模型。仿真得到了里程仪的精度对惯导平台误差模型辨识精度的影响结果。