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Tightly-coupled model for INS/WSN integrated navigation based on Kalman filter 被引量:2
1
作者 徐元 陈熙源 《Journal of Southeast University(English Edition)》 EI CAS 2011年第4期384-387,共4页
Aiming at the problem of poor observability of measurement information in the loosely-coupled integration of the inertial navigation system (INS) and the wireless sensor network (WSN), this paper presents a tightl... Aiming at the problem of poor observability of measurement information in the loosely-coupled integration of the inertial navigation system (INS) and the wireless sensor network (WSN), this paper presents a tightly-coupled integration based on the Kalman filter (KF). When the WSN is available, the difference between the distances from the blind node(BN) to the reference nodes (RNs) measured by the INS and those measured by the WSN are used as measurement information for the KF due to its better observability and independence, which can effectively improve the accuracy of the KF. Simulations show that the proposed approach reduces the mean error of the position by about 50% compared with loosely-coupled integration, while the mean error of the velocity is a little higher than that of loosely-coupled integration. 展开更多
关键词 inertial navigation system ins wireless sensor network(WSN) tightly-coupled integration Kalman filter
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基于BDS/INS的列车组合定位建模仿真方法研究
2
作者 吴志杰 任晓兰 +1 位作者 徐凯 何国良 《铁道通信信号》 2024年第9期20-26,共7页
基于北斗卫星导航系统(BDS)的列车定位可减少列控系统地面设备,降低建设成本。然而列车运行环境复杂多变,如车站、隧道等场景可能导致卫星信号被遮挡,仅依靠BDS难以保障列车定位的连续性和准确性。为此,采用卡尔曼滤波算法实现BDS与惯... 基于北斗卫星导航系统(BDS)的列车定位可减少列控系统地面设备,降低建设成本。然而列车运行环境复杂多变,如车站、隧道等场景可能导致卫星信号被遮挡,仅依靠BDS难以保障列车定位的连续性和准确性。为此,采用卡尔曼滤波算法实现BDS与惯性导航系统(INS)的组合解算,以提高列车定位的连续性和定位精度。采用基于Simulink的形式化建模方法,根据BDS/INS组合定位架构及其数据处理算法仿真逻辑,构建完整的BDS/INS组合系统仿真模型,利用青藏铁路现场采集的数据验证组合定位模型及算法的有效性。仿真结果表明:基于BDS/INS的列车组合定位在隧道场景下仍能输出定位结果,保障了列车定位的连续性;在开阔场景下,与单BDS定位模式相比,BDS/INS组合定位北向精度提高11.20%,东向精度提高4.17%,水平方向精度提高9.41%。 展开更多
关键词 列车组合定位 北斗卫星导航系统 惯性导航系统 卡尔曼滤波算法 建模仿真
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BDS/INS紧组合三频动对动模糊度解算方法 被引量:3
3
作者 赵修斌 朱楚江 +2 位作者 庞春雷 张良 高玉洁 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期127-132,共6页
针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差... 针对伪距观测噪声较大导致动对动条件下三频整周模糊度解法(Three Carrier Ambiguity Resolution,TCAR)模糊度解算不可靠的问题,提出了一种BDS/INS紧组合三频动对动整周模糊度解算方法。通过紧组合系统输出的高精度位置坐标,估算出双差几何距离值,并用其分别代替无几何和几何模式下的双差伪距观测值,显著降低了伪距双差观测噪声水平,有效提高了三频整周模糊度解算成功率。仿真实验结果表明,BDS/INS紧组合输出的高精度位置坐标使得伪距观测精度提高了60%以上,在短基线条件下,当伪距观测噪声达到2 m时,无几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为0.73%,几何模式下的TCAR算法模糊度解算成功率为31.25%,而BDS/INS紧组合的TCAR算法在两种模式下的模糊度解算成功率达到99%以上,并且获得了厘米级的相对定位精度。 展开更多
关键词 bds/ins紧组合 TCAR法 动对动 整周模糊度 短基线
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BDS/INS深组合导航性能分析 被引量:1
4
作者 戴卿 常允艳 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2017年第2期209-214,共6页
通过对BDS/INS深组合导航进行较为全面的性能分析(重点针对INS辅助BDS捕获、跟踪环路机理及性能评判准则)发现,在INS辅助下可以显著提高BDS信号捕获灵敏度、缩短平均捕获时间,并可以维持环路的锁定跟踪状态以提高导航精度。同时,考虑GNS... 通过对BDS/INS深组合导航进行较为全面的性能分析(重点针对INS辅助BDS捕获、跟踪环路机理及性能评判准则)发现,在INS辅助下可以显著提高BDS信号捕获灵敏度、缩短平均捕获时间,并可以维持环路的锁定跟踪状态以提高导航精度。同时,考虑GNSS接收机受到超强干扰或卫星信号受到持续遮挡等特殊条件,给出BDS/INS深组合的结构设计,并基于软件接收机对深组合导航系统性能进行仿真分析。该仿真结果对工程应用具有参考价值。 展开更多
关键词 深组合 bdsins ins辅助 性能分析
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一种高精度的BDS/INS紧耦合测姿算法 被引量:2
5
作者 蒋青 张跃仲 《电讯技术》 北大核心 2017年第2期151-156,共6页
针对"北斗"卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题,提出了"北斗"卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)紧耦合姿态测量算法。该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型;然后以INS状态误... 针对"北斗"卫星姿态测量系统在测姿过程中测姿精度和稳定性不高的问题,提出了"北斗"卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)紧耦合姿态测量算法。该算法首先利用BDS观测量设计了BDS系统测姿误差模型;然后以INS状态误差方程为滤波系统状态方程,以载波相位为主要观测量设计了扩展卡尔曼滤波器,利用滤波器的输出实现对惯性导航测姿系统的辅助校正;最后采用静态测试、动态测试和遮挡测试验证该算法。该系统可以有效提高BDS测姿精度与输出频率,并且在静态条件下航向角测量精度可以达到0.15°。 展开更多
关键词 “北斗”导航系统 惯性导航系统 组合姿态测量 载波相位 扩展卡尔曼滤波
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基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法 被引量:3
6
作者 付希禹 孙永荣 +2 位作者 吴玲 曾庆化 刘建业 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第2期224-228,280,共6页
针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合... 针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合系统状态量,通过多普勒信息进行伪距平滑,并利用扩展卡尔曼滤波将惯导及卫星观测信息进行融合,解算相对导航结果。通过车载实验对所提出的相对导航算法进行了验证,实验结果表明,所提出的BDS/INS紧组合动对动相对导航算法能够保持分米级相对导航精度,卫星信号短时中断时,能有效保持高精度相对导航结果输出。 展开更多
关键词 北斗导航 惯性导航 紧组合 动对动 相对导航 扩展卡尔曼滤波
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三频BDS/INS紧组合的抗差自适应Kalman滤波 被引量:7
7
作者 戴海亮 肖凯 +2 位作者 孙付平 管凌霄 吴传均 《测绘科学技术学报》 北大核心 2019年第1期11-16,共6页
构建了适合北斗三频信号的北斗/惯性紧组合模型。针对三频模糊度解算算法的错误整数解可能对滤波结果造成“污染”这一问题,应用了抗差自适应Kalman滤波算法,优化了所建的模型。车载组合导航实验结果表明:三频模糊度解算算法得到的模糊... 构建了适合北斗三频信号的北斗/惯性紧组合模型。针对三频模糊度解算算法的错误整数解可能对滤波结果造成“污染”这一问题,应用了抗差自适应Kalman滤波算法,优化了所建的模型。车载组合导航实验结果表明:三频模糊度解算算法得到的模糊度正确率平均值为99.84%,直接用于紧组合模型将造成最高达0.7m的天向位置误差;抗差自适应Kalman滤波算法能消除错误模糊度整数解的影响,东、北、天三个方向的位置最大偏差值在厘米级。此外,载体姿态和速度频繁变化造成的状态预测误差也被自适应处理校正,组合导航的位置均方根误差为东向0.007m,北向0.014m,天向0.023m。研究表明,在三频信号条件下,所采用的抗差自适应Kalman滤波能够增强所构建的紧组合模型的可靠性。 展开更多
关键词 北斗/惯性 紧组合 三频模糊度解算算法 自适应 抗差 卡尔曼滤波
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基于高斯过程的中心差分卡尔曼滤波在BDS/INS组合导航中的应用 被引量:5
8
作者 左朝阳 王跃钢 +2 位作者 陈坡 杨波 吴玉彬 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第2期193-198,192,共7页
针对扩展卡尔曼滤波器在BDS/INS组合导航系统模型不确定时精度下降的问题,提出了一种基于高斯过程的中心差分卡尔曼滤波算法(GP-CDKF)。在训练数据有限的情况下,用中心差分卡尔曼滤波(CDKF)来估计组合导航系统的状态向量;同时高斯过程... 针对扩展卡尔曼滤波器在BDS/INS组合导航系统模型不确定时精度下降的问题,提出了一种基于高斯过程的中心差分卡尔曼滤波算法(GP-CDKF)。在训练数据有限的情况下,用中心差分卡尔曼滤波(CDKF)来估计组合导航系统的状态向量;同时高斯过程可以考虑CDKF中的噪声和不确定性。因此,将高斯过程引入到CDKF中,可以进一步提升导航性能。试验结果表明,GP-CDKF与CDKF算法相比,东向、北向位置误差分别降低16.4%、57.1%,东向、北向速度误差分别降低15.9%、23.3%,说明GP-CDKF算法在动态系统状态估计方面优于CDKF算法。将GP-CDKF应用于BDS/INS组合导航系统中,可以有效提高导航性能。 展开更多
关键词 中心差分卡尔曼滤波 状态向量 高斯过程 bds/ins组合系统
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基于FPGA与DSP的INS/BDS组合导航数据精确对准方法
9
作者 纪志敏 李杰 +3 位作者 胡陈君 张泽宇 王帅 李炳臻 《电子测量技术》 北大核心 2022年第2期22-25,共4页
INS/BDS组合导航数据来源于不同的分系统,而不同系统之间在硬件和软件方面的因素都会导致系统间数据不同步,影响最终组合导航精度。可见在组合导航的应用中数据对准非常重要。针对这一问题,采用FPGA+DSP小型导航解算平台实现INS/BDS组... INS/BDS组合导航数据来源于不同的分系统,而不同系统之间在硬件和软件方面的因素都会导致系统间数据不同步,影响最终组合导航精度。可见在组合导航的应用中数据对准非常重要。针对这一问题,采用FPGA+DSP小型导航解算平台实现INS/BDS组合导航数据对准的方法。将BDS接收机的1PPS所激发的可调脉冲作为中断,通过FPGA主控芯片的控制实现对惯性传感器以及卫星导航模块的数据采集编帧和计时,然后由DSP实现对时延误差的计算以及外推拟合补偿,从而达到INS/BDS实时数据同步对准的目的。多次试验对比表明,该方法能够将位置精度提高50%左右,能够达到并且完成数据对准的要求,有一定的工程应用价值。 展开更多
关键词 ins/bds 组合导航 数据同步 嵌入式平台 FPGA DSP
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BDS-3 PPP/INS紧组合周跳探测及修复方法
10
作者 宋德彪 孙付平 +2 位作者 肖凯 柯晔 于圆 《导航定位学报》 CSCD 2023年第2期117-123,共7页
针对载波相位观测值在实际测量中存在整周数跳变的问题,提出一种BDS-3PPP/INS紧组合周跳探测及修复方法:在北斗三号卫星导航系统(BDS-3)精密单点定位(PPP)/惯性导航系统(INS)紧组合模型基础上,构建星间历元差分宽巷检测量及星间差分电... 针对载波相位观测值在实际测量中存在整周数跳变的问题,提出一种BDS-3PPP/INS紧组合周跳探测及修复方法:在北斗三号卫星导航系统(BDS-3)精密单点定位(PPP)/惯性导航系统(INS)紧组合模型基础上,构建星间历元差分宽巷检测量及星间差分电离层残差检测量,以实现INS辅助BDS-3周跳探测与修复;分析可知,星间历元差分宽巷检测量利用INS短时间高精度特性,求得卫星—接收机几何距离,但无法探测等周周跳,而星间差分电离层残差检测量可消除几何距离误差,但无法探测特殊比例周跳,所以将2种方法联合实现优势互补,可以实现对所有周跳的探测以及探测后的瞬时修复。实验结果表明,所提方法在连续历元或一定中断时长内能够探测大、小、等比、特殊比例周跳,同时在中断10 s内可以实现周跳探测后的完全修复,20 s内实现部分修复。 展开更多
关键词 北斗卫星导航系统(bds) 精密单点定位(PPP) 紧组合 周跳探测与修复 惯性导航系统(ins)
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基于置信度加权的INS/BD/GPS组合导航信息融合 被引量:1
11
作者 刘卓凡 杨凯 《空军工程大学学报(自然科学版)》 CSCD 北大核心 2013年第1期48-52,共5页
针对联邦卡尔曼滤波算法存在的不足,将标准卡尔曼滤波方法和置信度加权方法相结合,应用于组合导航系统。该方法利用了自适应神经网络模糊推理技术非线性、快速实时、自适应学习的优点,将滤波器的输出数据进行置信度判别,得到各个子系统... 针对联邦卡尔曼滤波算法存在的不足,将标准卡尔曼滤波方法和置信度加权方法相结合,应用于组合导航系统。该方法利用了自适应神经网络模糊推理技术非线性、快速实时、自适应学习的优点,将滤波器的输出数据进行置信度判别,得到各个子系统加权值,最后进行加权融合得到全局输出。仿真结果表明:基于ANFIS神经网络置信度加权的组合导航信息融合技术在一定程度上抑制了数据的发散,提高了导航精度。 展开更多
关键词 组合导航 置信度 加权 ANFIS 信息融合 ins bd GPS
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北斗/INS紧组合的惯性辅助三频周跳探测和修复 被引量:10
12
作者 肖凯 孙付平 +2 位作者 王浩源 张伦东 刘帅 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期215-222,共8页
传统的使用伪距和相位组合进行周跳探测的方法受限于伪距精度,在多路径效应严重和载体高动态下不可靠。针对该问题,构建北斗/INS紧组合模型,利用惯性辅助北斗三频信号线性组合构造了周跳探测量,兼顾错探率和漏探率,确定探测阈值系数为2.... 传统的使用伪距和相位组合进行周跳探测的方法受限于伪距精度,在多路径效应严重和载体高动态下不可靠。针对该问题,构建北斗/INS紧组合模型,利用惯性辅助北斗三频信号线性组合构造了周跳探测量,兼顾错探率和漏探率,确定探测阈值系数为2.576 8。基于卫星高度角采用正弦函数模型确定载波噪声,分析了载波噪声和卫地距误差对周跳探测和修复的影响。在此基础上选择组合量(0,-1,1),(1,3,-4),(-3,4,0)联合进行周跳探测和修复。使用车载组合导航实测数据验证周跳探测模型的效果。实验结果表明,对于模拟的密集小周跳,所有卫星错探率低于1.75%,漏探率低于0.11%,除低高度角卫星C05,所有卫星修复错误率低于0.35%。对于北斗信号中断的场景,在75 s部分中断内或18 s完全中断内都能够正确修复所有卫星的所有类型周跳。 展开更多
关键词 北斗卫星导航系统 北斗/惯性紧组合 三频信号 周跳探测和修复 卫星导航系统 惯性导航系统
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北斗/INS组合导航关键技术分析 被引量:17
13
作者 蒋庆仙 田育民 孙葵 《全球定位系统》 2010年第6期56-60,69,共6页
组合导航系统有利于充分利用各导航系统进行信息互补与信息合作,成为导航系统发展的方向。在所有的组合导航系统中,以GPS与惯性导航系统INS组合的系统最为理想,而深组合方式是GPS与惯性导航系统(INS)组合的最优方法。鉴于GPS的不可依赖... 组合导航系统有利于充分利用各导航系统进行信息互补与信息合作,成为导航系统发展的方向。在所有的组合导航系统中,以GPS与惯性导航系统INS组合的系统最为理想,而深组合方式是GPS与惯性导航系统(INS)组合的最优方法。鉴于GPS的不可依赖性,北斗卫星导航系统与INS的组合是组合导航系统的发展趋势,研究其组合模式具有重要意义。通过分析、评述国外INS/GPS深组合导航系统的发展现状,提出我国自主研制INS/北斗深组合导航系统需要解决的关键技术。 展开更多
关键词 组合导航系统 惯性导航系统(ins) 全球定位系统(GPS) 北斗导航定位系统 深组合方式
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基于自校准变结构Kalman的农机导航BDS失锁续航方法 被引量:14
14
作者 张闻宇 王进 +3 位作者 张智刚 何杰 胡炼 罗锡文 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期18-27,共10页
针对农机自动导航作业过程中存在的BDS信号失锁导致系统突然失控的问题,提出了一种适用于轮式农机的基于自校准变结构Kalman滤波器的农机导航BDS失锁续航方法。依据4自由度农机运动学模型,设计了BDS/INS信息融合Kalman滤波器;进行INS导... 针对农机自动导航作业过程中存在的BDS信号失锁导致系统突然失控的问题,提出了一种适用于轮式农机的基于自校准变结构Kalman滤波器的农机导航BDS失锁续航方法。依据4自由度农机运动学模型,设计了BDS/INS信息融合Kalman滤波器;进行INS导航定位误差不确定度分析,并设计了基于自回归模型的航向校准方法、INS传感器角速率测量零偏实时校准方法,结合上述方法设计了自校准变结构滤波器,进行位姿信息处理,结合导航跟踪控制方法实现失锁续航功能。根据分米级精度要求,进行了机器人直线、矩形路径失锁续航试验和农机田间直线续航试验。机器人续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,与运用未校准滤波器的续航系统相比,该方法实际平均横向偏差减小34%,横向偏差达到20 cm时机器人在路径上的平均行驶距离提高80%。农机田间续航试验结果表明:行驶速度为1 m/s时,在实际偏差小于20 cm的条件下,农机在路径上的行驶平均距离达到16.65 m。 展开更多
关键词 农机导航 bds失锁续航 bds/ins信息融合 KALMAN滤波器 自校准变结构
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一种基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法
15
作者 涂克颇 冯双记 《光学与光电技术》 2023年第4期130-137,共8页
为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境,研究了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了BDS/INS紧组合滤波方程,然后详细推导了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法,并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导... 为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境,研究了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了BDS/INS紧组合滤波方程,然后详细推导了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法,并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对基于序贯处理的BDS/INS紧组合导航系统的滤波性能进行了仿真分析。结果表明:提出的基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法在不损失滤波精度的情况下,有效地减小了系统的运算量,提高了计算效率,增强了惯性/卫星组合导航系统在高动态卫星信号短时受遮挡场景下的适用能力。 展开更多
关键词 惯性/卫星组合导航系统 序贯处理 高动态 紧组合滤波 短时受遮挡
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惯性/北斗组合导航系统的鲁棒H_∞滤波 被引量:2
16
作者 李艳辉 杨琦 《吉林大学学报(信息科学版)》 CAS 2015年第3期261-266,共6页
为提高惯性/北斗组合导航系统的精度,将鲁棒H∞滤波算法应用于惯性/北斗组合导航系统中,该算法可克服模型的不确定性对滤波精度的影响,并将滤波器的设计问题转化为线性矩阵不等式约束的凸优化问题。仿真试验最终表明,鲁棒H∞滤波算法应... 为提高惯性/北斗组合导航系统的精度,将鲁棒H∞滤波算法应用于惯性/北斗组合导航系统中,该算法可克服模型的不确定性对滤波精度的影响,并将滤波器的设计问题转化为线性矩阵不等式约束的凸优化问题。仿真试验最终表明,鲁棒H∞滤波算法应用于组合导航系统是有效的。 展开更多
关键词 鲁棒H∞滤波 惯性/北斗组合导航 线性矩阵不等式 凸优化
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北斗/惯导组合导航中伪码跟踪技术研究
17
作者 刘春玲 王程 别玉霞 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2015年第2期78-82,共5页
现代北斗卫星通信接收机中,单纯的伪码跟踪环已无法满足高动态、强干扰环境下的伪码同步。组合导航已成为一种发展方向,且在高动态、强干扰的环境下,传统的组合方式也无法使伪码跟踪环的性能达到最优。采用伪码跟踪环与惯导相互反馈的... 现代北斗卫星通信接收机中,单纯的伪码跟踪环已无法满足高动态、强干扰环境下的伪码同步。组合导航已成为一种发展方向,且在高动态、强干扰的环境下,传统的组合方式也无法使伪码跟踪环的性能达到最优。采用伪码跟踪环与惯导相互反馈的超紧组合方式,解决了伪码跟踪环中跟踪精度与动态性能之间的矛盾,提高了组合导航系统的稳定性。同时又在伪码跟踪环的内部增加了积分控制信号,仿真结果表明,组合方式设计增强了伪码跟踪环的环境适应能力,提高了伪码跟踪环的工作性能。 展开更多
关键词 北斗 惯导 组合导航 相干积分 伪码跟踪环
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基于模糊Kalman滤波的港口车辆组合定位方法研究 被引量:2
18
作者 杨勇生 迟景成 姚海庆 《全球定位系统》 CSCD 2020年第6期80-85,共6页
针对北斗卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)组合导航系统在遮挡环境下定位失效这一问题,通过分析组合导航系统中传感器的状态变化对定位精度的影响,设计了一种基于传感器工作状态的模糊逻辑推理系统,并与卡尔曼滤波算法相结合,通过... 针对北斗卫星导航系统(BDS)/惯性导航系统(INS)组合导航系统在遮挡环境下定位失效这一问题,通过分析组合导航系统中传感器的状态变化对定位精度的影响,设计了一种基于传感器工作状态的模糊逻辑推理系统,并与卡尔曼滤波算法相结合,通过实时调整系统量测噪声方差的方法提高定位精度.在港口环境下的无人车辆上进行了实验,实验表明,提出的方法能有效提高遮挡环境下无人车辆的定位精度,并具有良好的鲁棒性. 展开更多
关键词 系统工程 组合定位系统 模糊卡尔曼滤波 组合导航 bds/ins
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