零速修正

摘要： 为满足人们对室内定位的需求,设计了一种利用微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)与惯性导航系统相结合的微惯性传感器(MEMS-IMU)用于行人室内导航定位.为进一步提高所设计的微惯性传感器(MEMS-IMU)的定位精度,提出了一种基于微惯性传感器(MEMS-IMU)的行人室内定位方法,该方法首先通过滑动窗口加速度方差算法采集零速区间,然后利用基于卡尔曼滤波的零速修正算法对零速区间进行修正.此外,通过实验对所提出的行人室内定位方法的可行性和精确性进行了验证.实验结果表明:所设计的MEMS-IMU具有较好的定位精度;通过滑动窗口加速度方差算法可以准确提取零速区间;经过基于卡尔曼滤波的零速修正算法修正后,所设计的微惯性传感器的定位精度明显提升;按照本研究提出的行人室内定位方法进行行人室内导航定位时,行人在室内行走100 m所产生的最终平面误差小于0.5 m,说明本研究提出的行人室内定位方法具有较好的可行性和精确性.

摘要： 针对现有组合惯性导航方式应用于井下巷道内智能传感器时失去完全自主优势和增加成本的问题,首先将井下巷道分解为多个一定垂高的二维平面,在二维平面形成多条既定路径,将智能传感器定位问题转换为既定路径上的移动轨迹跟踪问题;然后选用基于微机电系统的惯性测量单元(MEMS-based IMU)实现井下巷道内智能传感器惯性导航,结合零速修正和既定路径标定的方式反演移动轨迹。智能传感器在既定路径起始点零速修正后,整个既定路径上的移动分为直线惯性导航和交叉点标定2种模式。直线惯性导航:传感器航向角和横滚角变化值不超过阈值时,通过惯性导航组件解算得到传感器速度、位置和姿态角,计算出实时相对坐标和运动路径。交叉点标定:传感器运动到交叉点处时,根据交叉点已知坐标值对当前实时值进行校准,消除惯性导航的累计误差。在地面环形道路的试验结果表明:在未标定情况下,纯惯性导航的航向偏差约为30°,移动距离相对误差为5.5%;进行既定路径交叉点标定后,航向偏差约为2°,移动距离相对误差为0.8%,标定后移动轨迹和实际道路吻合程度更高。

摘要： 针对微型惯性测量单元(MIMU)行人导航系统,在卫星信号受限环境中存在定位误差迅速累积的问题,研究了基于足部运动约束的导航误差修正方法.在分析行人步态特征的基础上,构建基于零速修正和足部运动侧向约束组合的足部运动约束模型,进一步对步态周期中的导航误差进行修正.实验结果表明,受行人足部动态过程的影响,未加约束时的导航定位结果存在显著误差,而导航误差修正的方法,将导航终点定位误差的均值提升至行走距离的1.51％,,显著提高了解算精度,能够满足行人导航系统的定位需求.

摘要： 针对机场飞行区车载差分北斗/SINS组合导航系统中卫星信号衰弱、断续和中断时引起导航系统精度降低的问题,提出一种基于运动检测的高精度组合导航方法.该方法基于运动检测的差分北斗/SINS组合导航系统框架,根据车辆运动的特性,利用零速修正与动态零速修正相结合的模式来约束SINS误差;建立系统误差最优估计状态方程和量测方程,并结合惯性测量单元输出的陀螺和加速度计信息以及SINS输出速度来实现车辆运动状态的检测;最后通过车载实验验证该方法的可行性.结果 表明,卫星信号有效时,差分北斗/SINS组合导航定位精度优于1 m;相比于传统运动学约束技术,2.5 km信号中断场景下,组合导航系统的经度误差最大值由5.21m减小为1.35m.

摘要： 大阳煤矿在采掘中主要采用EBZ-160悬臂式掘进机,但在实际应用中,由于工作环境恶劣、巷道断面自动切割技术对掘进机惯导系统的精度有更高的要求,悬臂式掘进机自动定位精度难免发生失准的情况.零速修正技术是一种误差补偿的校正技术,可以有效消除掘进机长时间工作而累积的误差.在顺利完成工业性试验后,最终实现了掘进机的位姿的自动调整和纠偏,具有高效安全的实际应用效果.

摘要： 为了实时跟踪室内人员的位置信息, 设计了一种基于惯性导航技术的室内定位系统. 在系统中运用改进零速修正技术, 减小惯性导航累积误差, 使得定位精度优于1％里程. 人员的位置信息通过4G通信实时传送至云端,其运动轨迹被同步绘制并显示在用户界面. 测试场景为一栋两侧为消防楼梯间的方形建筑, 佩戴此系统装置的测试人员从一层进入建筑, 穿越长廊到达北侧消防楼梯间, 向上走至三层, 再穿越长廊到达南侧防烟楼梯间, 从此处楼梯间下至一层, 回到起始点结束, 完成一个闭环测试路径, 包括正常行走、小跑、上下楼等运动方式. 多次测试的实时定位误差均在1％以内, 证明该室内定位系统在不依赖于外界信息的情况下具有良好的实时自主导航性能.

摘要： 针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案.该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成.惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构.实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.

摘要： 针对已有零速修正算法中固定阈值判定导致零速区间检测不准确,定位精度低的问题,提出了一种多步态SVM分类且自适应阈值的行人导航方法.选取行人在静止、行走、跑步、上楼、下楼运动步态下的零速判别最优阈值,利用多分类SVM对5种运动步态进行识别,根据气压计信息判断上下楼运动模式,并根据分类结果进行自适应阈值调节,确定零速区间,进而触发零速修正.实验结果表明,多步态SVM分类且自适应阈值方法提高了运动模式的分类精度,进而改善定位精度,定位误差0.44％.

摘要： 惯性导航系统可以解决无卫星信号下的行人导航问题,而在室内外场景下抑制航向发散为主要挑战.通过理论推导和观察行人步态特征发现,使用上一零速时刻的航向角与下一动态时刻航向角的差值作为观测量,建立观测方程来修正航向角;针对室内磁干扰问题提出磁干扰检测并修正航向的方法;融合智能手机中的气压计信息抑制高程发散.通过多次室内外行走实验验证,所提方法能够有效修正航向,使室外定位误差小于0.8％,室内定位误差小于1.5％,高程误差室内外均小于0.5％.

摘要： 单兵导航技术在单兵作战、抢险救灾、反恐防暴等场景中应用广泛。目前卫星导航在室外空旷的环境下能够为单兵提供精确的导航定位,但是面对室内、地下、洞穴等复杂环境时,非自主式的卫星导航系统易受环境影响,导航定位精度无法满足作战需求。文章通过惯性传感器获取单兵运动过程中的原始数据,结合多传感器数据融合算法和人体动力学理论,实现一种自主式、全天候、适用于多种复杂环境下的单兵导航技术。此外,通过室外和室内环境测试数据及计算结果,充分验证了文章算法的有效性。

摘要： 针对不依赖GPS的室内行人导航定位的需求,阐述了一种基于MIMU的室内行人导航方法.该系统由MEMS惯性测量单元组成,固连在行人的鞋面上.室内行人导航算法在传统的捷联算法上引入了零速修正技术,根据行走过程中加速度与角速度的变化特性,设计一种结合滑动方差的多条件检测方法,用于检测零速时刻.然后,通过零速时刻触发扩展卡尔曼滤波器估计位置、速度和姿态的误差信息,并对其进行反馈校正.通过MIMU实物实验验证了该方法的有效性和可行性.

摘要： 研究了基于低精度MEMS惯性IMU单元的个人导航系统的惯性导航及修正算法。设计的MEMS个人导航系统安装在步行者的鞋上，与鞋体固联。个人导航系统的导航算法在传统捷联惯性导航算法基础上，根据人行走时脚部运动的加速度统计特性，设计了一种滑动方差检测算法，通过设置判断闽值并计算加速度计输出的比力幅值和滑动方差，可以实现静止检测得到每一步运动的静止时间片段.然后通过设计的改良卡尔曼滤波器在静止时间片段内估计姿态、速度和位置等导航误差并进行反馈校正，实现零速修正功能.最后通过MEMS惯性系统实测实验验证了导航修正算法的有效性，并指出了进一步的研究方向。

摘要： 本文讨论了一种非线性随机系统--捷联惯导系统中的辨识问题,提出了一种新的里程计刻度因子在线辨识算法。根据零速修正原理,惯导速度误差满足Schuler 周期,具有缓变的特性,算法将短时间间隔的速度变化作为信息量,采用最小二乘法辨识里程计刻度因子。为了增强工程实用性,辨识计算中采用了跟踪微分器和渐消记忆最小二乘法。算法能够跟踪里程计刻度因子的变化,因此适用于载体行驶时间长,路面状况变化大的导航场合.通过跑车仿真实验,算法跟踪速度快,辨识精度高,能够大大提高导航定位精度。

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 在基于MEMS IMU的行人导航系统中,针对常规的仅依靠加速计数据进行零速区间检测的精度不高的问题,提出一种多条件阈值约束的零速区间检测算法.该方法结合行人的步态特征,综合加速计和角速度的信号特点,通过设定自适应阈值来提取出人行走过程的零速区间,有效降低了零速检测的误判率.采用该方法对行人不同的行走状态进行零速区间检测检测,结果表明利用多条件约束的零速区间检测方法,在正常行走状态下,零速区间检测成功率达到100％;在跑步、上下楼梯等其他行走状态下,零速区间检测的准确率达到98％以上.

摘要： 本发明一种行人导航定位中的自适应零速修正方法，在行人足跟部穿戴导航模块，所述导航模块由陀螺仪和加速度计组成，本发明方法使用MEMS单元获得的信息，根据阈值判定行走零速状态。在零速状态时，构成全维度状态观测量，设计卡尔曼滤波器，得到行人更精确的速度位置信息。在缺少外部导航信息的情况下，消除惯性导航累积误差，提高定位精度。

摘要： 本发明公开了一种对阈值平滑自适应调整的零速修正步行者轨迹的推算方法及装置，本发明通过对原始数据进行补偿，获取可靠的原始数据，通过对补偿后的加速度数据进行低通滤波以及二次判决，进行步伐频率的提取，然后将步伐频率作为输入量对角速度能量均值的阈值进行调整，从而达到阈值自适应调整的目的。与目前通用的阈值自适应调整方法相比，可进行阈值平滑调整，从而适应步行者的各类步伐频率的行动，克服了对快走与慢跑等情况误判的问题，从而提高系统定位精度。

摘要： 本发明提供的是一种基于零速修正的闭环卡尔曼惯性定位方法。通过GPS确定载体的初始位置参数，并装订至导航计算机中；惯性导航系统进行预热准备，采集陀螺仪和加速度计输出的数据并对数据进行处理；利用水平加速度计敏感的重力分量确定载体水平姿态角；在惯性导航系统输出的每个离散时刻，根据加速度均值和方差确定载体运动状态；载体处于静止状态时，采用闭环卡尔曼滤波实现惯导系统解算误差的修正；采用直角坐标系的位置更新算法完成载体高精度定位。

摘要： 本发明涉及基于零速修正的里程计标定方法与装置，属于测量技术领域，其中标定方法通过选取一段航程大于设定距离的路段作为标定航线，在标定航线中每隔设定时间停车一次，获取标定航线行驶过程和停车时的惯性导航系统的输出值，利用零速修正算法得到惯性导航系统的精确位置，并将其作为里程计标定的位置基准，利用航迹推算算法得到标定航线终点的位置信息；最后根据两个标定航线终点的位置信息和标定航线上起点的位置信息计算确定标定参数。本发明不需要额外的传感器或者额外的观测信息，只利用惯性导航系统和里程计的观测信息就可以完成标定，为军事应用、尤其是卫星信号缺失环境下，提供了一种有效的参数标定手段。

摘要： 本发明公开了一种陆用捷联惯导基于逆向导航的零速修正在线平滑方法，步骤为：S1、对陆用捷联惯导实时输出的原始数据进行正向导航解算与零速修正；S2、将陆用捷联惯导的原始数据保存在存储器中，在停车阶段，对保存的陆用捷联惯导的原始数据进行逆向导航解算与零速修正；S3、采用固定区域最优平滑估计方法，对逆向导航零速修正的卡尔曼滤波器状态量中的导航误差进行处理，估算得到当前时刻导航误差并进行导航误差补偿；该方法充分发挥逆向导航、零速修正和数据平滑三种方法的优点，提供一种实时性好、能充分抑制导航误差且能在线处理的陆用捷联惯导基于逆向导航的零速修正在线平滑方法。

摘要： 本发明公开了一种陆用双轴旋转惯导的零速修正方法，步骤为：S1、设计卡尔曼滤波器；S2、设计对准阶段的转位方案：1)转位机构基于天向轴朝天，某一水平轴朝车头方向的初始位置进行粗对准，2)转位机构基于初始位置进行精对准，且精对准阶段中途转位机构的天向轴以10°/s的转动速度正向旋转180°；S3、设计导航阶段的转位方案：陆用双轴旋转惯导的转位机构保持天向轴朝天，某一水平轴始终指向车头的方式，采用180°转停多次的方式进行转位；S4、设计零速修正方案：该陆用双轴旋转惯导的零速修正方法简便、精度高，采用本方法后，陆用双轴旋转惯导输出的速度精度提高55％，位置精度提高81％，能很好地抑制陆用双轴旋转惯导的速度和位置误差，有很好的实用性。

摘要： 本发明涉及一种基于零速修正与姿态自观测的惯性行人导航算法。行人运动过程中的数据被MIMU惯性传感器接收，并传输到导航计算机中，导航计算机对采集的数据进行捷联惯导解算，得到行人运动的速度、位置以及传感器姿态信息，由于采用捷联惯导解算时，导航误差会随时间逐渐积累，因此需要对导航误差进行修正，对采集的数据同时进行零速检测，检测出行走时的零速区间，设计卡尔曼滤波器，在零速区间内运用零速修正与姿态自观测算法估计出导航姿态、位置以及速度误差，并对惯导解算结果进行误差修正，从而实现对行人的精确定位与导航。本发明的算法充分利用零速区间的步态特性，无需引入外部设备或预设行走方向，具有较好的实用价值。

摘要： 本发明一种行人导航定位中的自适应零速修正方法，在行人足跟部穿戴导航模块，所述导航模块由陀螺仪和加速度计组成，本发明方法使用MEMS单元获得的信息，根据阈值判定行走零速状态。在零速状态时，构成全维度状态观测量，设计卡尔曼滤波器，得到行人更精确的速度位置信息。在缺少外部导航信息的情况下，消除惯性导航累积误差，提高定位精度。

摘要： 本发明涉及一种基于车辆零速检测的惯性导航误差修正方法，在车辆行驶时，采集轮速传感数据及INS数据，在车辆行驶过程中零速检测算法通过轮速、加速度计、陀螺仪进行零速检测；零速检测的原理是对轮速、加速度计、陀螺仪信号进行基于黎曼皮尔逊准则的联合概率，零速修正的原理是：1、在车辆检测出零速时，对速度和角速度进行置零处理，防止速度误差和角速度误差累积，导致位置和姿态出现偏差；2、在检测出零速后通过加速度计和角速度计的输出，分别对姿态、陀螺仪零偏进行再估计；3、在车辆再次运动退出零速状态后，利用再估计出的姿态和陀螺仪零偏对INS进行修正。与现有技术相比，本发明具有抑制导航误差的漂移，提高检测的准确度等优点。

摘要： 本发明涉及一种基于零速修正的多惯导冗余系统初始结构优选方法。利用在惯导系统工作前进行静态仿真，通过对惯导系统的静态输出数据进行分析来评价惯导系统的精度。本发明方法：1)利用卡尔曼滤波对导航系统进行滤波计算得到误差估值，综合捷联惯性导航系统的基本导航参数误差方程和惯性仪表的误差方程，得到组合导航系统的状态方程；2)将导航系统的输出量与系统的误差状态方程进行组合，在零速修正中采用位置、速度组合模式，给出量测方程；3)设定器件噪声模型及初始参数、采样周期、更新周期；设置滤波器初始参数，针对两套等精度惯导系统，静态条件下进行零速修正；4)比较零速修正后两套惯导系统得到精度表现较优的惯导系统。