组合导航

摘要： 针对传统粒子滤波算法在粒子生成阶段存在的粒子选取盲目性问题,提出了将和声搜索算法与粒子滤波算法相结合的设计思路,得到了一种改进型粒子滤波算法。随后,针对某载体的导航问题,将该算法应用于组合导航滤波并进行了仿真,仿真结果验证了所提出滤波算法的正确性和有效性。

摘要： 为了解决卫星信号被遮挡环境下MEMS-INS/GNSS组合导航漂移问题,对GNSS信号中断时的MEMS-INS/GNSS系统应如何抑制导航误差的漂移进行了研究。采用基于误差状态的EKF信息融合方法,灵活接入轮式或视觉里程计(OD)的速度约束,建立了一种MEMS-INS/GNSS/OD导航系统。在试验中,对比分析了加入AHRS和里程计信息对导航定位精度的影响。试验结果表明,在GNSS间断环境下,融合里程计能够克服卫星信号中断的影响,在GNSS中断30s时,相较于MEMSINS/GNSS导航系统,定位精度提高了89.70%,且加入AHRS方向约束,能够更好地抑制定位漂移。此外,接入视觉里程计的MEMS-INS/GNSS/OD系统比接入轮式里程计的系统精度提高了16.11%。

摘要： 针对复杂环境下单一导航定位技术存在精度低、可靠性和完整性差的问题,提出一种GPS+BDS-3的PPP/INS/ODO组合导航方案。采用GPS+BDS-3双系统观测数据,推导无电离层组合PPP模型,进一步给出PPP/INS/ODO组合模型并分析时间异步及杆臂误差的处理策略,结合里程计测速信息和非完整性约束信息,提高组合导航的定位性能。利用仿动态和动态跑车实测数据,分别对GPS+BDS-3无电离层组合PPP的定位性能和PPP/INS/ODO组合导航的定位性能进行分析。实验结果表明,GPS+BDS-3组合定位精度较单系统有显著提高;PPP/INS/ODO组合系统在复杂环境下位置的RMSE优于1 m,可为复杂环境下的车载导航提供技术支撑。

摘要： 在地面车载组合导航GNSS/OD/SINS中,全球导航卫星系统(GNSS)信号容易受到环境的干扰甚至发生中断,将非完整性约束(NHC)应用于里程计(OD)/捷联惯性导航系统(SINS)组合,可以有效抑制GNSS信号中断期间组合导航系统的误差发散。通常NHC的噪声设定基于固定的经验值,然而在实际运动过程中,车辆运行轨迹复杂多变,其运动状态不能完全满足NHC前提假设,经验给定的噪声无法准确反映车辆实际运动情况。为此,本文分析了NHC噪声与车辆运动状态的关系,构建了一种基于车辆运动状态的NHC噪声自适应方法。通过所选场景的实测数据验证表明:采用噪声自适应的NHC/OD/SINS组合导航结果相比于固定噪声的NHC/OD/SINS组合,在GNSS信号中断110 s、车辆连续转弯的情况下,最大水平位置误差减小了68.4%;在GNSS信号中断74 s、车辆直线行驶的情况下,最大水平位置误差减小了87.3%;能较好地抑制GNSS中断期间组合导航系统的误差发散。

摘要： 针对地磁匹配导航中,因地磁数据库网格与INS参考轨迹存在较大位置误差导致的模板序列与位置序列不准确匹配,从而导致地磁匹配失效的问题,提出了一种基于单点多模板序列匹配的惯性/地磁组合导航方法。通过起点限制策略和标准差自适应调整方式对匹配算法进行了改进,考虑到匹配时刻所有可能的模板序列,通过多次匹配计算,能够获得较大的地磁匹配捕获概率。仿真结果与实验结果表明,该方法有效提高了组合导航系统的可靠性和定位精度。

摘要： 高精度的导航信息是水下无人航行器(UUV)高效完成各项任务的重要前提,多普勒计程仪/捷联惯性导航系统(DVL/SINS)组合导航系统具有无源、自主等优势,在UUV导航中得到了广泛应用。从DVL/SINS导航数据处理的三个阶段出发,详细论述了传感器误差建模与补偿技术、水下初始对准技术和数据融合算法的基本原理和研究现状;总结了各项技术的关键问题和研究方向,并给出了相应的解决思路;最后,探讨了DVL/SINS组合导航的发展趋势和需要解决的问题。

摘要： 针对传统惯导/卫导组合导航在复杂环境下易受干扰,观测量异常从而影响导航性能的问题,提出了基于鲁棒扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的组合导航方法。设计了基于微惯性导航系统(micro-electro-mechanical system-inertial navigation system,MEMS-INS)、全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)及视觉里程计(visual odometry,VO)的融合框架,给出了在GNSS信号失效情形下的导航滤波模型,并将EKF与Huber方法结合,克服观测量受噪声干扰时对导航性能的影响,以提升系统鲁棒性。经仿真和KITTI数据集验证,MEMS-INS/GNSS/VO组合导航方法在GNSS信号失效时仍能输出较高精度导航结果,且可以较好克服异常观测值对系统的影响,具有较高可靠性和鲁棒性。

摘要： [目的]为解决载体受到扰动时组合导航精度下降的问题,提出一种基于置信检验自适应联邦卡尔曼滤波(CC-AFKF)框架。[方法]首先,将电子罗盘(EC)、全球定位系统(GPS)与惯性导航系统(INS)相结合;其次,构建置信检验模型,有效滤除INS/GPS和INS/EC子系统中低置信度的量测值,保证量测值的准确性;最后,提出INS/GPS和INS/EC系统自适应调节因子策略,有效调整更新过程中系统噪声协方差。[结果]通过对具备INS/GPS/EC组合导航系统的水下机器人开展大量相关试验,结果表明,CC-AFKF算法相较于典型的卡尔曼滤波(KF)和联邦卡尔曼滤波(FKF)算法在位置和速度的融合精度上均能至少提高29%。[结论]研究成果可为松耦合组合导航系统的研究提供相应的方向和思路。

摘要： 针对高速自旋飞行体运行过程中噪声特性无法准确获取的问题,提出了基于改进自适应扩展卡尔曼滤波(adaptive extended Kalman filter,AEKF)算法对量测噪声进行自适应调节,并在扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)的基础上提出了一种基于对状态变量新的建模方式的EKF算法,提高算法的实时性。采用北斗/捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system,SINS)组合导航方案,在EKF的基础上,引入带遗忘因子的噪声估计器,通过AEKF对组合导航数据进行融合,对量测噪声进行估计。仿真结果表明,所提出的组合导航方法对高速自旋飞行体的姿态和位置定位误差较小,与无改进的AEKF相比,具有更好的收敛性。

摘要： 军用惯性组合导航产品在按照GJB151B-2013标准进行电磁兼容测试时,发现电源线传导发射CE102与电场辐射发射RE102两项超出标准限值幅值,不满足交付条件。该文完成了对现有产品进行电磁兼容整改设计,首先针对问题频点进行分析,分析干扰源和耦合路径,再通过电源和接口滤波设计、电路优化设计、结构设计和线缆设计四个方向进行重新设计整改。对新设计的样机进行电磁测试,测试验证说明整改后电磁辐射满足标准要求。

摘要： 私家车的不断增加,造成了道路拥挤、雾霾、交通安全事故的增加;人们出行时间成本也在增加,自驾出行已经不再是城市内出行的首选方式,人们逐渐将出行方式转移到公交.现有公交系统,定位精度大约5～17m,公交定位精度差导致乘客和公交公司无法获取公交的实时位置.本文设计了精准公交系统,并设计了一款可安装于公交车上的高精度定位终端,定位终端采用GPS/BDS/MIMU组合导航算法,在没有GPS/BDS信号的地方,也能获取公交车的实时位置;定位终端在开阔地带定位精度优于1m,在信号遮挡地方定位精度优于3m;定位终端可向数据中心实时回传数据,在没有基站信号的地方可以采用断点续传方法回传数据.精准公交系统提高了公交车的定位精度,减少了定位数据的回传时间,使公交实时位置精确,改善了公交的调度系统,提高了交通的运力.

摘要： 本文主要针对GPS/GLONASS/BDS组合导航定位中卫星的选择作了相关分析,首先用STK进行仿真,论证了几何精度因子GDOP值与卫星数的关系,并得出了组合系统导航定位的最佳选星数目.再根据卫星星座的空间几何分布,基于准最优选星算法,并针对准最优选星算法峰值的现象和组合导航系统各卫星的测量精度不同的特点,提出了一种依据卫星高度角和信噪比定权的分步加权准最优选星算法.新算法实验结果为GDOP值变化范围在2到3之间,均值约为2.5,定位精度优秀;对于运算负荷,新选星算法采用递推过程,大大减少了运算量,实时性更好.

摘要： 针对惯性导航和卫星导航各自存在缺陷的问题,比较了多个组合导航系统设计方案,最终选取了一种基于双核处理器的组合导航系统设计方法,介绍了处理器的对外接口分配和使用、中断配置及自启动方法.利用该设计方案设计的组合导航系统集成度高,体积小,功耗低,可同时处理BD2和GPS卫星信号,针对BD2工作模式,设计了抗干扰功能,提高了系统可靠性.

摘要： 为了提高编队飞行的深空探测自主导航精度,提出了一种面向编队飞行的星光多普勒/X射线脉冲星组合导航方法.为了消除恒星径向速度对星光多普勒测量值的影响,提出了一种星光多普勒差分测量相对导航方法.该方法仅利用两个飞行器的星光多普勒测量差分值,该值不包含恒星径向速度.考虑到该方法不能提供无累积误差的定位信息,将其与X射线脉冲星导航相结合,提出了一种新的多普勒/脉冲星组合导航方法.该组合导航方法利用星光多普勒测量差分值,脉冲到达时间,星间链路作为测量信息,利用扩展卡尔曼滤波器滤波,获得导航信息.实验结果表明,该方法能提供高精度的相对导航信息,并改善了绝对定位信息精度.

摘要： 深空测角测速组合导航系统通过天文测角、天文测速组合,确定深空探测器位置、速度信息,具有连续、自主、实时、高精度的优点.深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各传感器数据必须是统一时间基准,但实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传播延迟等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响.本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步.数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度.

摘要： 惯性/视觉(INS/VNS)组合导航是目前行星探测巡视器常用的一种自主组合导航方法.由于视觉的量测信息与前后两个时刻巡视器的位置和姿态,即状态量均相关,这就存在时间相关性的问题.目前通常采用状态增广法解决此问题,即将上时刻状态值增广到状态向量中,但该方法会造成计算量增大.本文以基于特征点在相机坐标系下的三维坐标的INS/VNS组合导航方法为例,利用惯性导航系统获取的当前时刻的位置姿态信息和INS/VNS组合导航获取的上一时刻的位置姿态信息,推导了一种降维的量测模型.仿真结果表明该方法可在减少计算量的基础上达到与状态增广法相同的位置和姿态估计精度.

摘要： 卫星遮挡、信号干扰等复杂环境下,无人机器人的高可信定位与导航是实现其自主行驶的必要前提.本文针对由惯性测量单元(IMU)、全球卫星定位系统(GNSS)以及双目相机等构成的组合导航系统,采用传感器深组合模式,提出了一种基于增量平滑因子图的无人机器人可信导航方法.该方法首先通过构建各传感器及深度组合导航因子图模型,进行增量平滑优化,实现多传感器信息的高精度融合、传感器参数标定与视觉特征标注.在GNSS拒止时,通过惯性测量单元与双目视觉的深组合,并利用获取的传感器参数、视觉特征等知识,实现了短时无人机器人的高精度定位导航.因子图的引入,实现了传感器的即时接入/退出,确保了导航模式的平滑切换.另一方面,该方法考虑多传感器之间的信息比对与校验,显著提高了定位导航的可信性.最后,通过构建数学仿真系统,设置多个场景开展本文所提方法的数学仿真,结果表明在GNSS可用时融合算法具有较高导航精度,并可对之间的导航状态进行较好地平滑;在GNSS拒止时,能够平稳切换,通过IMU与相机的组合实现较长时间的可信定位导航,全面验证了方法的有效性与算法的可信性.

摘要： 本文综合论述了机器视觉的研究现状以及无人直升机的技术特点,研究了国内外关于视觉导引与组合导航的发展情况,分别对CPS、差分GPS以及图像处理技术在无人直升机位姿估计方面的研究等进行了对比;分析了无人直升机在着舰过程中存在的问题及解决自主着舰所需用的关键技术.同时对视觉导引与组合导航技术在无人直升机自主降落方面的应用前景进行了阐述.

摘要： 随着现代社会的发展,组合导航技术在高速、超高速运动载体中的应用越来越普遍,其中INS/GNSS深耦合接收机技术是未来的主要发展方向.载体在不同动态环境对不同精度的INS器件要求是不同的,针对不同级别高动态环境下如何选用不同精度的INS器件这一问题,文章采用标量形式的INS/GNSS深耦合接收机,将INS信息辅助到GNSS接收机环路形式,系统仿真分析了载体在速度为500m/s、2000m/s、和4000m/s,加速度10g、50g和100g高动态条件下,MEMS器件级、光纤级和激光级三种不同精度INS器件对INS/GNSS深耦合接收机中信号捕获与跟踪的影响.通过实验仿真表明:在高动态复杂环境下,MEMS器件级、光纤级和激光级三种不同性能的INS器件辅助的INS/GNSS深耦合接收机在信号的捕获时间上可以缩短为原来五分之一到十分之一;采用MEMS器件级INS器件可以跟踪速度为500m/s,加速度为10g的高动态;光纤级可以跟踪速度为2000m/s,加速度为50g的高动态;激光级可以跟踪速度4000m/s,加速度为100g的高动态,此研究为实际的工程应用提供重要的指导意义.

摘要： 航测无人机是现代化航测设备的程碑式的技术创新,是智能驾驶技术在社会生产发展中的成功应用,航测无人机按照既定航线定时、定点地实现高效的航空摄影作业,极大地提高了作业效率,降低了成本.航测无人机实现自主作业的一个基础条件就是实现实时、准确、可靠的定位定向.由于航测无人机的负载限制,对设备重量和尺寸的要求非常严格,所以航测无人机一般搭载低成本的单频板卡和螺旋天线,但它们的性能有限,出现跳点,漏点的情况比较多,固定解的稳定性较差,而航测无人机对实时性,可靠性和精度要求较高,一方面对RTK算法提出了更高的要求,一方面也要求进行多源数据融合来提高航测无人机导航定位的实时性和可靠性,本文研究的主要内容是通过MEMS和GNSS的组合来提高航测无人机的导航定位性能.本论文利用PPS信息对惯性传感器进行同步,通过惯性传感器的高频采样来实现航测无人机导航定位的高频实时输出;利用惯性导航短时高精度的特点对GPS跳点和漏点的情况进行探测并在短时间内维持导航定位的连续性,并充分利用悬停,航轨等特定信息提供物理约束从而提高航测无人机导航定位的可靠性.

摘要： 用于车用组合惯性导航系统在无观测值条件下的启动方法、车用组合惯性导航系统和车辆。其特征在于，包括以下步骤：S1：在车辆运动过程中，组合惯性导航系统实时计算车辆车身坐标系与地球坐标系之间的变换算子T；S2：判断车辆处于停车状态时，将最近一次变换算子T以非易失的方式记录；S3：重新启动车辆时，判断车辆处于停车状态时，将车辆当前车身坐标系下的空间矢量通过变换算子T转换为地球坐标系下的空间矢量，实现组合惯性导航系统的启动。

摘要： 用于车用组合惯性导航系统在无观测值条件下的启动方法、车用组合惯性导航系统和车辆。其特征在于，包括以下步骤：S1：在车辆运动过程中，组合惯性导航系统实时计算车辆车身坐标系与地球坐标系之间的变换算子T；S2：判断车辆处于停车状态时，将最近一次变换算子T以非易失的方式记录；S3：重新启动车辆时，判断车辆处于停车状态时，将车辆当前车身坐标系下的空间矢量通过变换算子T转换为地球坐标系下的空间矢量，实现组合惯性导航系统的启动。

摘要： 本发明涉及一种组合导航装置的初始化方法，包括：在地表上任意选取一个固定点；将所述组合导航装置静置在水平地面，获得所述传感器模块的零偏值；拿起所述组合导航装置后静置，获得所述传感器模块的各参数的初始值；将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准，获取对应的所述传感器模块的多个估算参数、测量点与所述固定点的多个距离值；获取所述GNSS模块解算的测量点坐标值；根据上述获得的参数、距离值和坐标值计算所述传感器模块的误差值，从而使用户在户外作业时无需直接接触目标即可实现高精度的远距离目标点倾斜测量。

摘要： 本发明涉及一种组合导航方法、系统及组合导航设备，其中方法包括如下步骤：在惯性导航系统定位过程中，获取载体的运动状态信号；根据所述运动状态信号判断所述载体运动的方向偏转角度是否偏离预设的所述方向偏离角度阈值范围；若是，开启全球定位系统定位，对当前位置进行校准，并在校准后关闭该全球定位系统。通过上述技术方案，能够使得上述组合导航在需要开启全球定位系统的时候开启全球定位系统进行定位，不需要开启全球定位系统的时候及时关闭全球定位系统使用惯性导航系统进行定位，根据实际需要开启或关闭全球定位系统，保证对载体运动定位准确性的同时降低组合导航定位系统耗电量，从而达到提高载体设备的续航能力的效果。

摘要： 本发明公布了一种基于WSN/MINS组合导航的导航信息无偏紧组合方法，属于复杂环境下组合定位技术领域。在本地相对坐标系中将MINS(微惯性导航系统)、WSN(无线传感器网络)进行集成，通过无迹卡尔曼滤波（UnscentedKalmanFilter，UKF）对得到的同步导航数据在导航计算机中进行数据融合，从而得到一种比上述任何单一导航方法精度更高，导航覆盖范围更大也更加稳定的新式组合导航方法。

摘要： 本申请实施例公开了一种车载组合导航系统中故障处理方法和车载组合导航装置。所述方法包括：获取车载组合导航系统中的故障信息，其中所述故障信息包括产生来源、状态信息和引发原因；根据所述故障信息，确定车载组合导航系统中的检测对象；为每个检测对象设置故障检测策略；利用该故障检测策略对车载组合导航系统执行故障检测。

摘要： 本申请实施例公开了一种车载组合导航系统的定位方法和车载组合导航装置。所述方法包括：如果卫星导航系统处于拒止环境，在检测到卫星导航系统的卫星信号恢复后，控制所述车载组合导航系统采用松组合方式进行定位操作；在检测到惯性导航系统完成定位误差的修正后，控制所述车载组合导航系统采用紧组合方式进行定位操作。

摘要： 本发明涉及一种组合导航装置的初始化方法，包括：在地表上任意选取一个固定点；将所述组合导航装置静置在水平地面，获得所述传感器模块的零偏值；拿起所述组合导航装置后静置，获得所述传感器模块的各参数的初始值；将所述组合导航装置放置在多个不同地点，并以多个不同姿态对准所述固定点进行瞄准，获取对应的所述传感器模块的多个估算参数、测量点与所述固定点的多个距离值；获取所述GNSS模块解算的测量点坐标值；根据上述获得的参数、距离值和坐标值计算所述传感器模块的误差值，从而使用户在户外作业时无需直接接触目标即可实现高精度的远距离目标点倾斜测量。

摘要： 本发明提供了一种用于轨道自动测量车的组合导航系统及组合导航解算方法，该组合导航系统包括MIMU子系统、GPS子系统、微磁罗盘子系统、气压高度计子系统和计算机；所述MIMU子系统用于输出测量车的角速度和加速度数字信号；所述GPS子系统用于输出解调出来的GPS导航数据；所述微磁罗盘子系统用于输出测量车三轴的磁场强度和东向北向的加速度；所述气压高度计子系统用于输出测量车所在高度的大气压强，并通过压强转高度算法计算测量车的相对高度；所述计算机用于通过组合滤波估计出测量车的位置、速度和姿态并进行输出。本发明将MIMU、GPS、微磁罗盘和气压高度计四种导航手段进行有机地组合，通过滤波估计得到精度高且不发散的位置、速度和姿态信息。

摘要： 本发明涉及一种组合导航方法、系统及组合导航设备，其中方法包括如下步骤：在惯性导航系统定位过程中，获取载体的运动状态信号；根据所述运动状态信号判断所述载体运动的方向偏转角度是否偏离预设的所述方向偏离角度阈值范围；若是，开启全球定位系统定位，对当前位置进行校准，并在校准后关闭该全球定位系统。通过上述技术方案，能够使得上述组合导航在需要开启全球定位系统的时候开启全球定位系统进行定位，不需要开启全球定位系统的时候及时关闭全球定位系统使用惯性导航系统进行定位，根据实际需要开启或关闭全球定位系统，保证对载体运动定位准确性的同时降低组合导航定位系统耗电量，从而达到提高载体设备的续航能力的效果。