附加方位约束的GPS/INS组合系统选权自适应卡尔曼滤波

单天线GPS/INS经典组合模型存在的明显不足是:由于状态参数不仅包含INS的位置、速度误差,而且还包含INS的姿态误差和元件误差,存在观测信息不足,间接可测参数难以准确估计。在深入分析常用GPS/INS组合模型及滤波算法中参数估值的特性基础上,提出从两方面改善这类滤波结果:①在运动条件下的组合观测模型中附加GPS单天线测方位角约束,建立观测值与间接可测参数之间的联系;②将选权自适应卡尔曼滤波方法拓展到GPS/INS滤波中,以提高参数估计的精确性。通过对滤波结果的增益阵、位置差、速度差及姿态估计结果的分析可知,该方法的滤波结果更趋准确、合理。

GPS/INS组合系统自适应滤波算法

研究了GPS/INS组合系统在高动态运动目标定位中的应用。根据组合系统建立状态方程 ,GPS观测量构成观测方程。自适应滤波过程中 ,通过观测数据对观测噪声进行估计 ,再用Sage -Husa算法在对动态噪声进行估计的同时实现状态滤波估计。计算机仿真结果验证了这种滤波算法的有效性。

GPS/INS组合导航系统自适应滤波算法与仿真研究

随着组合导航系统应用环境的日趋复杂 ,给噪声统计特性的准确描述带来困难 ,这将造成Kalman滤波器不稳定甚至发散。首先对目前解决此问题常用的自适应滤波方法进行了总结和分析 ,在此基础上 ,给出了基于滤波收敛性判据 ,结合 Sage-Husa自适应滤波和强跟踪 Kalman滤波的改进自适应滤波算法。最后以 GPS/ INS组合导航系统为例进行了计算机仿真 ,结果表明 :该算法可有效抑制滤波发散 。

基于博弈论的鲁棒滤波器应用于GPS/INS组合系统的设计研究

考虑了组合导航系统中的不确定噪声问题;根据博弈理论与最优控制理论,提出一种能够在具有不确定噪声干扰中最小化滤波误差的极小极大值鲁棒滤波器。通过设计一种高动态的飞行轨迹进行仿真研究,发现在不确定噪声干扰下该算法具有比标准卡尔曼滤波器更高的精度。

基于变长扫描模型的故障检测方法及其在GPS/INS组合导航系统中的应用

提出了一种基于变长扫描模型的故障检测方法.该方法对待检测的时间序列数据进行差减操作求得相应的差减序列.由于跳跃点会影响两个相邻差减序列的统计特性,因此通过当前差减序列来估计即将来临的下一时刻的取值区间,进而判断下一时刻是否是跳跃点,从而实现故障检测.考虑算法的时间复杂度,设计了扫描窗口的变长机制,以在检测精度和检测速度上寻求平衡.通过仿真实验讨论了置信度和扫描窗口长度的取值问题.最后将该故障检测算法应用到GPS/INS组合导航系统中.试验表明,该故障诊断方法能够有效地检测出数据中的跳跃点,提高了滤波器的精度.

GPS/INS组合系统在飞船自主定位中的应用

为了提高绕地飞船的自主定位精度 ,又不至于增大定位系统的体积和重量 ,采用紧密组合方式构成GPS INS定位系统 ,研究了在绕地飞船自主定位中的应用。根据绕地飞船运动的实际情况建立了误差状态方程和组合观测方程。仿真分析表明 :建立的GPS INS组合导航系统模型既能保证定位的高精度 。

GPS/INS组合导航系统的鲁棒滤波研究

卫星定位／惯性导航(GPS／INS)系统可形成优势互补而使短期和长期精度都有保证。GPS／INS组合导航系统通常使用Kalman滤波进行信息融合来削弱或消除系统噪声和测量误差,然而使用Kalman滤波要求系统动态模型精确和噪声的统计参数已知。但实际中构造精确的系统动态模型是十分困难的,并且噪声的统计参数也很难事先精确预知。对H∞问题进行了理论上的分析,构造了H∞滤波来提高系统对参数不确定的鲁棒性。仿真结果表明H∞滤波对模型的不确定性的鲁棒性比应用Kalman滤波的方法有较大的提高。

GPS/INS超紧组合系统载波相位跟踪误差研究

载波跟踪环(PLL)设计是GPS接收机设计中的关键问题,PLL的相位误差源包括相位抖动和动态应力误差.随着接收机工作平台动态性的增加,较大的动态应力误差将导致环路失锁.为适应高动态环境,GPS接收机通常采取INS辅助GPS跟踪环路的超紧组合方式来降低动态应力误差.组合系统提供的外界辅助信息不可能完全精确,所以跟踪环路在减小动态应力误差时,也会引入其他测量误差源.对GPS/INS超紧组合系统PLL跟踪误差进行了详细推导并且得出两个解析公式.仿真结果表明,对超紧组合系统的PLL跟踪误差公式推导是准确的,为PLL环路参数的最优设计提供理论参考.

美国海军5英寸弹的GPS/INS制导系统

增程制导弹(增程制导弹药)演示项目是美国德雷珀(Draper)实验室与美国海军水面作战中心达格伦(Dahlgren)分部(NSWCDD)的一个联合技术项目,而计划责任归属于美国海军海上系统司令部海军水面火力支援计划处。该项目以1996年11月开始的四次飞行试验而达到顶峰,这些试验证明了增程与改善精度方面均超过了常规的海军5英寸弹。本文描述了增程制导炮弹演示全球定位系统/微机械惯性测量装置(GPS/MMIMU)的设计、使用和关键的性能问题。全球定位系统/微机械惯性测量装置是美国海军的5英寸增程制导弹演示弹的制导系统。该制导系统将GPS的位置数据与微机械惯性传感器的量测组合形成导航方案,并利用导航数据与预先确定的瞄准点位置来产生制导指令。除GPS接收机与微机械惯性传感器组件(MMISA)外,系统还包括一个g加固的基准振荡器、制导与导航电子装置和电源转换电子装置,所有封装在一个长8.4英寸、直径为4.35英寸的8磅力的筒体内。

附加运动约束提高GPS/INS导航参数估计精度

针对GPS/INS组合数据融合处理中存在的仅利用GPS观测信息不能准确估计全部状态参数的问题,提出了将不同运动环境或运动条件下部分参数满足一些特定的条件作为虚拟观测输入滤波器,形成附加运动约束的GPS/INS组合模式的新思路,其关键是如何对附加的运动信息建立准确的函数模型和合理定权。以倍受人们关注的GPS卫星不足4颗时,附加速度高程约束的GPS/INS紧组合模式为例,详细介绍新算法的实施过程。结果表明,新算法能有效提高GPS部分中断情况下的组合系统的导航精度。

基于GPS/INS的影像实时定位与误差分析

遥感影像目标实时定位的关键是外方位元素的实时获取,在航空遥感平台上加载GPS/INS组合导航系统能够满足这一需求。文中首先给出了基于GPS/INS系统的目标直接定位方法;然后从摄影测量的角度,重点推导了影像内外方位元素对目标定位的误差传递公式;并运用实例验证了公式的有效性。

军用系统GPS／INS的发展趋势

本文重点讲座军用平台和武器系统用的惯性传感器、GPS精度及GPS／INS组合的技术发展趋势，其中包括干扰问题，这将使得未来GPS的精度达1m。就惯性传感器而言，描述了军用系统将要应用的传感器技术，它们是：光纤陀螺、硅微机械陀螺、振梁速度计及硅微机机械加速度度。描述了未来几十年内军用惯性传感仪表领域及惯性系统的概鉴，给出了GPS系统的规定精确和目前的实测精度。同时也包括：由于各段广域GPS增强（WAGA）的顺利实现、中际卫星测距及“全视野”跟踪，计划之中精度的提高。讨论了相关GPS及差分GPS的应用，描述了紧耦合GPS／INS的技术趋势（其中采用惯性传感信息辅助码环与载波跟踪环），并利用了两者的协同益处。描述了干扰效应的一些实例，给出了提高系统抗干扰能力期望采用的技术趋势。

基于GPS/INS的高光谱影像几何粗校正

高光谱影像,较之全色、多光谱影像在地物分类识别方面具有巨大的优势,为了检验现有高光谱相机的空间定位精度,使用基于GPS/INS的POS系统获取航空飞行中高光谱相机的位置与姿态参数,在无地面控制点的情况下,实现几何粗校正。

车载GPS/INS组合定位研究

GPS定位数据更新率低,动态特性差,在遮蔽区域搜星数少,定位精度大大下降,产生的噪声较大,但不会随着时间的推移而累加。INS惯性导航系统定位误差随着工作的时间的延长逐渐累积,但INS系统不需要通过外界传来的信号就可进行导航,安全程度较高。在无人驾驶领域,对精度和稳定性的高要求,使得GPS和INS组合导航的研究成为研究的热点。本文简单介绍了惯性导航系统与GPS的基本原理,对两系统的特性进行了探讨。实现了一种基于紧组合模式的GPS/INS组合导航系统(马云峰,MSINS/GPS组合导航系统及其数据融合技术研究:东南大学精密仪器及机械,2006),介绍了其硬件平台实现方案及软件实现过程,并对其性能进行测试与验证。

GPS/INS组合系统中姿态参数估计准确性检验方法探讨

从滤波的关键矩阵——增益阵入手进行分析,发现机动条件下经典组合模型受状态预报模型不准的影响,姿态参数滤波估值及其更新方差阵偏离准确值,指出常用的姿态参数精度衡量指标不合理。提出了利用组合系统输出的载体系中某些方向速度为0的条件对姿态参数估值的准确性进行检验的思想。新的检验方法不需要增加任何额外设备,经济、方便、简单。

多传感器多尺度融合估计在组合导航系统中的应用

基于某一给定尺度上的动态系统和不同尺度上的观测系统建立了多传感器的多尺度融合估计模型及算法,并将此算法应用于GPS/INS 组合导航系统中,获得了比仅在单一尺度上进行估计更好的结果,有效地提高了组合导航系统的精度。

激光通信系统粗跟踪视轴标校方法

针对激光通信系统组成及技术特点,提出了一种粗跟踪视轴标校方法。该方法以双天线GPS/INS组合系统为零位基准,完成粗跟踪视轴与零位基准快速、高效对准。将此方法应用到飞机-飞机激光通信演示实验中完成粗跟踪视轴标校,校准精度4.7mrad。

低轮廓动中通惯导系统的研究

目前低轮廓动中通的小型化、低成本的发展趋势中倍受青睐,它采用的低轮廓的平板天线对跟踪精度的要求有所改变。文章就低轮廓动中通惯导系统的研究提出了总体方案的设计,并针对惯导系统以及GPS/INS组合导航系统做出一些详细的分析进而体现出它的研究的价值所在。

一种城轨列车自动报站系统设计

针对南京地铁1号线,设计一种基于单片机的列车自动报站系统,通过CAN总线连接。该设计不影响列车车厢总线,对现有的列车报站系统进行了补充,硬件设计简单,成本低廉,经试验验证,可以满足目前使用精度要求。