车载惯性定位标定的理论推导及误差分析

为了解决车载惯性定位系统误差常用的起点纬度标定计算法在安装偏差角90°附近时误差较大已不适用的问题,以及充实车载惯性定位系统标定计算的理论,首先进行了车载惯性定位系统误差标定计算的推导,证明了误差的可标定性。借鉴等角航线反解理论,得到车载惯性定位系统标定理论依据。参考中分纬度理论,推导出使用平均纬度进行简化计算的航程及航向角误差公式,将其引入惯性定位系统标定计算,提出了一种使用平均纬度代替起点纬度进行标定计算的方法,并对两种标定计算方法的误差进行了公式推导及仿真分析。仿真结果表明,使用平均纬度进行标定计算的误差明显小于使用起点纬度,在安装偏差角较大时,使用平均纬度进行标定计算可使标定计算误差降低90%。证明了提出的标定计算方法在南北纬55°、行程不超过90km时可用,高纬度、更长行程下可参照文中公式进行误差估计。

基于UWB与RTK的高精度室内外行人定位系统研究

针对单一定位技术难以实现室内外全场景定位的问题,设计了一种用于行人的联合超宽带(UWB)、惯性单元和实时动态载波相位差分技术(RTK)的定位系统。室外定位采用RTK定位,并结合惯性导航的行人航位推算(PDR)实现卫星信号遮挡区域定位。室内定位采用超宽带双边双向测距技术,并结合PDR实现非视距区域定位。室内外过渡区域定位则利用结合波峰检测法与非线性步长估计优化后的PDR定位,以提高其精确性和可靠性。测试结果表明,所提方法有效减小了信号遮拦、非视距情况下的定位误差,实现了室内外区域定位平稳过渡,整体平均定位误差在0.137 m左右。

车载航位推算系统误差补偿技术研究

车载航位推算系统算法简单并且容易实现误差补偿。当惯组(IMU)安装到载车上存在安装误差时,推导了航位推算(DR)算法和航位推算误差,并对航位推算误差进行了详细分析,得出航位推算轨迹和真实轨迹相似的原理。基于相似性原理阐述了利用设定路标和零速修正(ZUPT)等方法对各种误差进行补偿的算法。跑车试验验证了航位推算算法和误差补偿的正确性和有效性。

移动机器人定位技术

通过对国内外移动机器人定位技术的研究,根据定位方式和传感器的不同,把定位技术分为五大类,即航迹推算、信号灯定位、基于地图的定位、路标定位、基于视觉的定位,并给出了各类定位技术的主体思想及其中的关键技术。详细地介绍了航迹推算定位方法,并对其定位误差的修正进行了讨论,具有较高的参考价值。通过对国内外GPS应用现状研究,较为详细地介绍了GPS应用的一个重要分支。

水下机器人航位推算导航系统及误差分析

构建了基于GPS/航位推算的智能水下机器人(AUV)组合导航系统,阐述了水下机器人导航系统体系结构,详细介绍了基于强跟踪卡尔曼滤波和辛格模型的航位推算导航算法,解决了水下机器人难以建立精确数学模型的问题,最后结合海上实验数据深入地分析了产生航位推算误差的原因,并有针对性地提出了降低水下机器人航位推算导航系统误差的方案。

基于固定里程量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载里程计小量微分引起噪声放大和脉冲计数截断误差造成里程增量误差,进而影响系统精度的问题,提出了基于固定里程量测的组合导航方法。该算法采用位置量测方案,将固定里程范围内捷联惯导解算的位置信息和里程计航位推算之差作为量测值进行组合导航,并提出了里程计脉冲计数截断误差修正方法。仿真表明,该方法可以快速分离组合导航系统各传感器误差,具有较高的定位定向精度和推广应用价值。

航位推算累积误差实时修正算法研究

首先简单介绍了航位推算的基本原理,接着分析了在航位推算中存在的必然误差以及累积误差对地图匹配结果的影响,最后重点讨论了如何利用数字地图数据库中已知的道路轨迹和航位推算得出的原始轨迹,在地图匹配中实时修正航位推算的累积误差。作者把此算法运用到“香港消防车第三代调派系统”定位子单元,在香港进行了实地跑车,得到了良好的效果。

一种提高车载定位定向系统定位精度的方法

在车载定位定向系统中,通常采用停车修正或引入GPS等外信息校正系统,这会降低陆地武器装备的战场生存能力和自主性。基于上述情况,分析了惯导系统以及与里程计构成的航位推算系统的误差模型,得出了惯导系统短时间内定位精度高以及航位推算系统定位误差随时间增长缓慢的规律。据此推导并提出了一种提高系统定位精度的方法,该方法不需要停车或外部信息,首先利用惯导系统对航位推算系统进行校正,估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差并进行补偿;之后利用航位推算系统对惯导系统进行校正;采用加权函数对系统位置输出进行加权优化处理。理论分析和仿真实验表明利用此方法在2 min内能估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差,估计精度在90%以上;加权后的位置输出精度在0.2%D(D为里程)以上。

一种车辆航位推算改进方法

针对车辆导航的特点,给出了一种基于单陀螺单加速度计的简化航位推算方案,同时研究了差速里程仪导航方案存在的问题,提出了基于单陀螺单里程仪的航位推算方案。该方案可以充分发挥陀螺短时精度高,里程仪测量误差随着时间增长变化较小(特别是在车辆低速行驶时)的优点,并对这几种航位推算方案进行了仿真研究。仿真结果表明:单陀螺单里程仪航位推算方案的航向精度和位置精度都是较高的。

惯性导航初始对准偏差与安装偏差校准方法对采煤机定位精度影响

以惯性导航元件与里程计为传感元件的航位推算方法是综采工作面可行的采煤机定位方法。通过建立航位推算误差模型,分析了惯性导航元件初始对准偏差角和安装偏差角对采煤机运行过程中定位精度的影响。结合航位推算轨迹与实际轨迹的相似性,提出了基于两点法的两种偏差角校准算法,并通过试验验证了校准算法的有效性。在试验条件下,校准前后采煤机定位50%球概率误差(SEP)半径值分别为12.062 m和0.104 m。采煤机往复截割过程中一个截割循环内采煤机的定位精度保持在相同的水平。

车载惯导航位推算组合导航系统误差补偿研究

当惯组(IMU)安装到车体上时存在安装偏差,推导了安装偏差及刻度系数误差对里程计速度的影响,进而导出了航位推算(DR)的位置误差方程及位置更新算法;建立了SINS/DR组合导航的状态方程和量测方程,以捷联惯导的位置与航位推算的位置之差作为组合导航卡尔曼滤波器的输入,估计出安装偏差和刻度系数误差的值并对航位推算进行补偿;仿真及跑车数据的验证分析结果表明了误差估计方法的有效性和正确性。

航位推算组合导航系统在线标定技术

在航位推算组合导航系统中,存在里程计安装偏差角误差和标度因数误差。推导了里程计安装偏差角误差和标度因数误差对航位推算速度和位置精度的影响,并提出了一种航位推算组合导航系统在线标定算法。该算法利用航位推算的速度与GPS的速度之差作为速度量测,航位推算的位置与GPS的位置之差作为位置量测,对航位推算组合导航系统的姿态误差、安装偏差角误差和标度因数误差进行有效估计,并通过仿真试验和车载试验对该算法的有效性进行了验证。试验结果表明,通过车载试验在线标定出的里程计各误差参数与里程计传统标定法标定的结果接近,且该算法计算量小,具有一定的工程应用价值。

小型无人机航位推算定位算法研究与误差分析

对空中航位推算(DR)算法做了深入研究,提出了适用于小型无人机(UAV)的风速估计策略;将算法中各元素的误差对推算定位精度的影响进行了理论分析与数值计算;该研究结果应用于某小型UAV的航位推算/GPS组合导航系统的设计与实现中;飞行试验表明,通过提高对DR误差影响较大的元素的测量精度和风速的估计精度,有效提高了DR推算精度,与以往其他小型UAVs相比,在断开GPS对DR的修正后,DR精度保持在一定范围的持续时间显著延长。

水下运载器导航系统航向误差角补偿研究

针对水下运载器导航系统中电子罗盘安装误差角及不同地域磁偏角的不确定性,提出了利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.运载器从起始位置潜行一段航程后,到达已知位置点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.通过湖态试验验证了该方法的有效性.在起始点和已知位置点距离为1.4 km左右时,对航向误差角进行了补偿,继续潜行410 m后误差仅为5 m左右,实现了高精度导航的要求.

基于SVM的水下机器人舰位推算导航误差模型

本文为了提高UUV水下航行过程中舰位推算的导航精度,建立了基于支持向量机的导航误差模型。文章选取UUV的航向、相对大地的前向速度及左向速度、纵倾和横倾、导航推算时刻距离初始时刻的时间等六个与UUV导航误差密切相关的参数作为模型的输入,以舰位推算出的经度误差和纬度误差为模型输出,结果是验证该模型的有效性。结论是使导航的相对误差能够从48.69‰下降到1.49‰,得出误差模型可以较好地修正舰位推算中的经纬度误差。

室内定位航位推测算法的研究与实现

针对室内定位的个人航位推测(PDR)中漂移导致定位误差累积的问题,提出一种微机电系统传感器整合的PDR算法。根据典型计步器原理及步长估算获取位移信息,在计步算法中加入动态时间窗口及动态加速度阈值,以得到更精确的计步结果。利用捷联航向角校正磁航向角得到校正后的航向角,以修正定位中的累积误差。实验结果表明,室内定位精度距离误差可控制在5%以内,计步结果精度高,易于求得航向角,又能在一定程度上校正长时间漂移等因素带来的位置误差。

船用捷联惯导系统动态初始对准技术研究

针对捷联惯组动态对准精度低,初始误差大且每次各异的缺点,提出利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.船体从起始位置航行到达一个位置已知点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.最后通过湖态试验验证了该方法的有效性.

关于多航向航行时推算船位的准确度问题

指出文献［１］、［２］、［３］、［４］中计算多航向航行时的推算船位标准误差圆半径的公式ρ＝ρ１＋ρ２＋…＋ρｎ是错误的，并且证明推算船位标准误差圆的正确计算公式为ρ＝ρ２１＋ρ２２＋…

基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。

时钟误差对太阳高度推算误差的影响

基于采用Ｊ２ ０００ ．０ 作为太阳赤道坐标的起算基准， 而得到的太阳赤道坐标的高精度数学模型， 分析了时钟误差引起太阳赤纬、赤经的推算误差值； 又根据ＧＰＥＳ１ 型电子六分仪中的太阳格林时角数学模型， 讨论了时钟误差引起多大的太阳格林时角的推算误差； 最后利用航海天文学有关公式， 论述了时钟误差产生的天体高度推算误差的情况－