SINS/GPS系统故障检测与分析

本文分析了故障对舰船SINS/GPS系统导航性能的影响 ,观测了采用残差 χ2 检验法与状态 χ2 检验法对系统故障进行检测的效果 ,并讨论了检测结果与故障源之间的对应关系。

SINS/GPS组合导航系统选星算法

选星算法是SINS/GPS组合导航定位系统中一个重要的步骤。在最佳选星算法的基础上,提出了一种适用于基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧耦合组合系统的选星算法。该算法通过ENU(东北天)坐标系中几何矩阵及几何精度因子的定义,利用星历给出的卫星在ENU坐标系中的高度角和方位角解算出最佳四颗导航定位卫星,即基于G矩阵的选星算法。通过与两种常规选星算法的对比,验证了本算法具有较强的工程实用性。此外又推导了基于G矩阵的伪距、伪距率的SINS/GPS组合系统量测方程。该算法避免了求解卫星的位置,从而有效减少了计算量。

GPS/SINS组合导航系统混合校正卡尔曼滤波方法

利用卡尔曼滤波器将GPS伪距与SINS进行了深组合,在分析了导航误差产生原因的基础上,提出了输出校正与反馈校正相结合的混合校正卡尔曼滤波方法。与输出校正和反馈校正方案相比,这种校正方法提高了系统导航精度。仿真结果验证了混合校正卡尔曼滤波方法的有效性。

GPS/SINS组合导航系统状态的可观测度分析方法

系统状态的可观测度是检验所设计的Kalman滤波器的收敛精度和速度的重要指标。首先 ,分别论述分段式定常系统 (PWCS)的可观测性分析方法和基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法。然后 ,证明GPS/SINS组合导航系统满足PWCS分析定理要求 ,并进一步提出改进的线性时变系统状态的可观测度分析方法 ,以适用于分析全弹道过程系统状态的可观测度。最后 。

基于RDSS辅助的Doppler/SINS组合导航系统研究

Doppler/SINS组合导航系统具有输出水平速度误差较小、平台角误差较小的优点 ,但存在经纬度误差较大的缺点 ,故不能作为独立的导航定位系统 ;而双星定位系统(RDSS)可输出较高精度的经纬度信息 ,但存在定位滞后的缺陷。利用Doppler/SINS的输出水平速度可以补偿RDSS的位置滞后 ,同时经过位置补偿后的RDSS系统可实时修正Doppler/SINS组合导航系统。仿真结果表明 ,基于RDSS辅助的Doppler/SINS组合导航系统能有效地克服Doppler/SINS系统的缺点 ,是一种新型的组合导航系统 。

无人机SINS_GPS定位信息融合系统设计

针对无人机SINS定位精度低、GPS定位的非自主性,建立了一种无人机SINSGPS定位信息融合系统.采用Kalman滤波技术,在将位置、速度作为观测量的基础上,增加了GPS姿态观测量进行信息融合,从理论上分析了姿态信息对误差估计的作用.通过分析姿态算法中平台误差角与姿态误差角的不同,对姿态算法进行了改进,消除了数学模型误差.采用跑车实验实时收集得到的数据进行仿真研究,分别进行了SINSGPS位置、速度组合和姿态、位置、速度组合仿真,验证了该理论分析.结果表明:采用SINSGPS基于姿态、位置、速度组合模式的信息融合系统,可以有效提高无人机的导航定位精度,并且易于工程实现.

低精度的SINS/GPS组合导航系统中初始航向对准技术(英文)

低精度的捷联惯导系统(SINS)无法实现航向自对准,用于初始航向对准的SINS/GPS组合系统是强非线性系统.通过变换估计量的方法,将航向角的估计转换为两个三角函数变量的估计,在大航向角误差的条件下忽略了大部分次要因素的影响,推导了用于初始航向角估计的SINS/GPS组合系统方程.最后进行了航向角对准仿真,结果表明:在初始航向角完全未知的情况下,载体经过短时间(20s)的机动,航向角的估计精度能达到3°左右.

基于四元数平方根UKF算法的SINS/GPS紧组合导航系统研究

在较大初始姿态误差角下,针对SINS/GPS紧组合导航系统扩展卡尔曼滤波(extenthed Kalman filter,EKF)算法定位精度下降的问题,提出了一种基于四元数的平方根无迹卡尔曼滤波(square root unscentedKalman filter,SRUKF)算法。为解决SRUKF算法中四元数正交规范化的限制,通过构造姿态矩阵代价函数将四元数预测均值问题转化为代价函数最小时的四元数向量求解问题,保证了均值四元数的规范化;利用乘性四元数误差表示四元数预测值与均值之间的距离,求取四元数的预测协方差矩阵,保证了算法的合理性。在此基础上,给出了SINS/GPS紧组合系统四元数平方根无迹卡尔曼滤波算法的具体步骤。在较大初始姿态误差角下的仿真实验结果表明,与EKF算法相比,该算法精度更高,稳定性更强。

GPS/SINS全组合系统确定SAR卫星的轨道和姿态

GPS/SINS组合系统因其多方面的优越性而在许多导航系统中使用。不过 ,利用GPS接收机的伪距、伪距率和载波相位双差等所有原始观测信息的全组合系统还处于研究之中。针对全组合系统进行了研究 ,建立了相应的误差模型和系统观测模型 ,特别是组合系统下的GPS载波相位双差观测模型。并以高分辨率SAR小卫星的轨道和姿态确定为仿真对象 ,对该系统进行了计算机仿真。仿真结果表明 ,GPS/SINS全组合系统具有很高的精度和可靠性 。

一种新型的GPS/SINS导航系统对准方法

对准是一切导航系统运行前必经的步骤,对于低成本的GPS/SINS导航系统尤其重要,在对一种在研导航系统杆臂效应分析的基础上提出了一种新的对准方法,可有效提高现场对准能力,实现实时补偿。

级联SINS/GPS系统的相关卡尔曼滤波

针对级联式 SINS/ GPS导航系统中组合滤波器的测量噪声与系统噪声的相关问题 ,提出了一种相关程度未知条件下的估计量最优融合算法 ,并由此得到了一个顾及噪声相关性的卡尔曼滤波新算法。通过对一套 SINS/ GPS数据的计算 。

车载低成本GNSS/SINS紧组合导航系统设计

针对GNSS/INS松组合导航系统在可见星数少于4颗的情况下无法正常工作的问题,设计了基于ARM的车载低成本GNSS/SINS紧组合导航系统。以AM3354为电路核心处理器,集成了惯性IMU MPU-9150和卫星接收模块NV08C-CSM。通过I2C和UART接口完成数据采集,送入导航解算后经由SD卡和UART实现数据的保存与上传。系统算法采用离散扩展卡尔曼滤波进行紧组合的数据融合,在没有足够的卫星来计算独立GNSS参数时,也能够将卫星信号输入组合系统并辅助SINS。为验证系统可行性进行了实测跑车实验。结果表明,所设计的紧组合导航系统精度满足车载应用,较松组合算法表现出了更高的精度和稳定性。

SINS/GPS/DVL组合导航系统的容错研究

结合SINS/GPS/DVL组合导航系统各子系统的特点,提出了一种新的容错设计方案。此方案采用并列运行的滤波器族结构,该结构可以提供不受污染的最优解,且具有容错性好和系统输出数据热备份等优点。仿真结果表明,此方案既可有效地监测和隔离系统故障,同时保证了系统的精度。

SINS/GPS松组合与紧组合导航系统抗干扰性能比较与验证

针对SINS/GPS组合导航系统在军民领域广泛应用的特点,详细建立了基于位置/速度的SINS/GPS松组合模型、基于伪距/伪距率的SINS/GPS紧组合模型。分别在正常GPS信号和加入强干扰后GPS信号的条件下,对比了松组合和紧组合模式的导航结果。仿真验证结果表明,相比于松组合模式,紧组合模式能较快适应强干扰,并使系统振荡减弱,快速收敛,确保高导航定位精度。因此,在强干扰、高动态飞行条件下,更适宜采用SINS/GPS紧组合模式。

一种SINS/GNSS级联闭环反馈式组合导航系统的设计与研究

对于目前的级联式SINS/GNSS组合导航系统来说,其卡尔曼滤波器的输出校正方式不能深入到捷联解算内部,无法抑制平台姿态误差的发散,也无法校正惯性器件误差,因而在该方式长时间运行不能控制滤波发散,导航精度随时间下降。为此设计了一种SINS/GNSS级联闭环反馈式组合导航系统,该系统能对SINS的位置、速度误差、平台误差及惯性器件误差作出最优估计并实施反馈。通过仿真证明:该系统不仅能提高导航解的精度,还在校准的同时具有动机座对准能力,满足了长时间导航定位的稳定性。

基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统设计

针对全球导航卫星系统(GNSS)信号受到干扰失锁导致可见卫星数目少于4颗时,捷联惯性导航系统(SINS)/GNSS松组合系统无法正常运行问题,设计了基于ARM的SINS/GNSS紧组合导航系统,并对该系统建立非线性模型.首先以三星Exynos4412作为电路核心处理器,集成IMU模块MPU9250和卫星接收模块MH16-T1,同时搭建硬件系统.采用无迹卡尔曼滤波算法进行紧组合数据融合,在GNSS信号受到干扰时也能用GNSS信号辅助SINS进行组合导航.最后通过样机车载测试表明,设计的SINS/GNSS紧组合系统比松组合系统具有更高的导航精度与稳定性,即使在GNSS信号受到干扰失锁时,紧组合系统短期内仍可保持较高的导航精度.

基于SINS/RTK的动平台起降无人机导航系统研制

针对无人机在动平台起降时对导航系统提出的导航精度高,解算无人机与动平台降落点的相对定位精度高,体积小及质量小等要求,该文基于捷联惯性导航(SINS)、北斗动动载波相位差分(RTK)技术及采用卡尔曼滤波多源导航信息融合技术,研制了动平台起降无人机导航系统。试验结果表明,系统地理系导航精度:航向≤0.2°(1σ(σ为方差)),姿态≤0.15°(1σ),水平定位≤0.4 m(1σ),高度≤0.8 m(1σ);动态下导航系统与移动基准站相对精度:水平定位≤0.05 m(1σ),高度≤0.1 m(1σ)。飞行试验表明,导航系统满足无人机在动平台起降对导航精度的要求。

SINS/GPS组合导航系统设计

捷联式惯性导航系统(SINS)是一种自主性很强的导航方式,短时间内运行精度很高,然而随时间积累定位精度变的很差。全球定位系统(GPS)长期误差特性较好,但是短期精度不高。因此SINS/GPS组合导航系统能够各取所长,是一种理想的导航系统。采用惯性测量单元提供线加速度和角速度输出,结合GPS OEM板提供的GPS信息,使用DPS的强大计算能力解算出导航参数,经实验验证达到了预期目的,可以应用于工程实践当中。

SINS／GPS组合系统数据处理的质量控制方法研究

ＳＩＮＳ／ＧＰＳ组合系统是一种高效的动态大地测量方法。本文探讨这种组合系统数据处理的统计质量控制理论。

SINS快速传递对准建模与仿真

针对空间武器捷联惯性导航系统SINS(Strapdown Inertial Navigation System)动基座快速、精确初始对准问题,建立了空间环境下武器SINS的动基座误差模型,并考虑武器SINS的惯性器件误差.根据姿态传递对准原理,推导了姿态匹配方式下卫星与武器SINS姿态角之差的量测方程.在此基础上,建立了空间武器SINS传递对准的数学模型,设计一种快速对准卡尔曼滤波器.计算机仿真结果验证了该模型的有效性.在10 s时间内,可获得与卫星姿态测量系统姿态精度相当的对准精度,同时还能实现武器SINS惯性器件误差的准确标定.