速度约束辅助车载捷联惯导系统零速校正算法

捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)动态误差源众多,常规零速校正(zero-velocity update,ZUPT)方法难以取得理想效果。利用车辆正常行驶过程中横向和法向速度为零的约束条件,在考虑惯导系统与载车安装偏差角的基础上,推导了速度约束辅助的ZUPT算法模型。利用光纤SINS进行了2h的车载导航试验,间隔10min停车,零速校正得到的水平和高程定位精度均优于10m。所提算法可以正确估计安装偏差角、惯性器件误差和初始方位误差,工程实用性强。

惯导系统的零速校正技术研究

针对传统零速校正中存在的问题,提出了改进的曲线拟合法和滤波估计法。改进的曲线拟合法通过对惯导系统误差模型的分析,解耦出速度误差项的舒拉部分。从而更准确地拟合出速度误差曲线。改进的滤波估计法引入偏差去耦技术在零速校正期间估计出陀螺漂移,并利用速度信息快速估计出方位误差角。仿真分析表明,两种方法都可以有效提高惯导系统的性能。

零速校正在惯性导航系统中的仿真研究

零速校正利用载体停车时惯导系统的速度输出作为惯导系统速度误差的观测量,进而对惯导系统其他各项误差实现校正.基于这一原理对零速校正在惯性导航系统中的应用进行了分析研究.首先推导了惯性导航系统的误差方程,然后采用曲线拟合的方法,用M atlab仿真得到零速校正后的位置误差曲线.通过对仿真结果的分析比较,表明该方法在惯性的导航系统对于误差修正的有效性.

步幅和建筑方向辅助的行人导航算法

针对零速校正过程中航向误差观测性差引起的定位精度低的问题,在零速校正的基础上,采用行人步幅和建筑方向辅助的航向误差校正算法,对系统原有观测量扩维。根据行人运动状态得到步幅航向和建筑方向,建立基于速度误差和航向误差的量测模型,利用卡尔曼滤波器实现滤波更新。并且研究了RTS平滑算法,对轨迹进行平滑以解决轨迹突变问题。采用荷兰Xsens公司的MTi-G型IMU进行场地试验,通过对比不同算法的定位误差验证算法的有效性。结果表明,当行人运动距离为70 m时,其最大定位误差不超过3.4 m。

基于可穿戴式惯性测量单元的行人室内定位技术

通过将惯性测量单元系在脚背上,实时测量出人体在行走时的加速度和角速度信息;通过阈值判断和零速校正模型完成对行人步长、步频和方向的解算,绘制出行人的运动轨迹;在搭建的可穿戴式惯性测量单元轨迹监测实验平台中进行模型验证,并将解算绘制出的行人轨迹实验结果与行走时测量的轨迹进行比对。实验结果表明:该方法的准确率均达到在98%以上,实现了对行人在室内环境下的便携式、可穿戴式实时精确测量。

提高连采机定姿定向能力的方案对比研究

为满足在煤矿开采环境恶劣的情况下实现煤矿开采自主化的需求,需提高连采机的定姿定向能力;然而,在连采机长时间工作后,惯导系统由于误差累积会导致测定姿态航向信息不准确。针对上述情况,研究基于零速校正和利用位置信息观测的2种用于提高连采机定姿定向的方案。通过仿真验证,对2种方案的结果进行对比分析,得到了较好修正惯导系统姿态航向信息的方案,为提高惯导系统长时间导航的姿态航向保持能力提供参考。

MEMS个人导航系统设计与试验研究

设计了微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)个人惯性导航系统。该系统导航算法在传统惯导算法的基础上,引入零速校正技术,并结合个人的步行特点,首先采用四元数法构造观测方程,并使用毕卡算法的定时采样增量法对方程进行解算,然后通过扩展卡尔曼滤波算法获取惯性导航器件的姿态,采用零速检测算法和UD分解的卡尔曼滤波算法对速度、位置误差进行校正。最后,通过室内步行试验,验证了算法的有效性,为进一步研究提高室内导航精度奠定了基础。

基于MEMS器件的徒步导航系统的技术研究

文章讨论了基于MEMS惯性器件的误差补偿技术,使用ZUPT(零速校正)方案实现对测量误差的补偿。文中对方案的实现细节进行了讨论,并设计了验证实验。实验结果表明ZUPT算法对于徒步导航系统的误差补偿有较好的效果。