基于联邦卡尔曼滤波的某舰船组合导航系统的设计

为了得到更高精度的导航信息,在某船现有的固定指北惯性导航系统的基础上,将惯导与GPS结合,设计了一种基于联邦卡尔曼滤波的舰船用组合导航系统,研究了该组合导航系统的数据处理方法,并对该组合方式进行仿真,验证了可行性.     

陆基MMS中GPS/INS滤波器的探讨

陆基MMS(移动测图系统)是为满足现代工程建设和地理信息系统建立对数据采集的实时化和周期化要求而设计的3S(GPS,GIS,RS)集成系统.陆基MMS一般采用GPS(全球定位系统)和INS(惯性导航系统)的组合系统对载体进行定位,再由其它测图传感器获取载体与所测目标的相对空间位置关系,从而最终测取目标的地学空间位置.因此GPS/INS组合系统的精度对整个MMS的精度影响很大.目前,GPS/INS组合系统普遍采用卡尔曼滤波对两者的观测值进行滤波,但这种方法有不足之处.本文回顾了卡尔曼滤波在GPS/INS中的应用,提出了相应的改进方法,进而为改善MMS精度提出了举措.     

组合导航系统新息自适应卡尔曼滤波算法

全球定位系统(GPS)量测噪声的不稳定变化将造成惯性导航系统(INS)/GPS舰用组合系统卡尔曼滤波器性能下降,在对自适应卡尔曼滤波器分析的基础上,提出了一种新的基于新息估计的自适应卡尔曼滤波算法.该算法通过计算新息方差强度的极大似然估计最优估计,将新息方差计算直接引入卡尔曼滤波器的增益计算.仿真结果表明,本文方法较标准卡尔曼滤波器可以提高系统精度和抗干扰能力.     

联合直接攻击弹药(JDAM)设计原理分析

分析了JDAM的GPS／INS复合导航系统工作原理及制导控制部件（GCU）的控制过程，得出了JDAM的整个工作程序，为我国现有常规库存炸弹制导化改制提供了理论依据和借鉴经验。     

基于UKF的INS/GPS组合导航系统仿真

通过Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,研究INS/GPS紧耦合组合导航系统中滤波算法的问题,避免了对非线性的系统方程进行线性化。同时将自适应原理引入UKF,给出了一种自适应UKF算法。将EKF、UKF和自适应UKF分别应用到INS/GPS组合导航系统的滤波中。仿真结果表明,相比UKF算法,自适应UKF算法进一步提高导航解的精度和收敛速度,同时系统的鲁棒性也得到了提高。     

基于EMD-小波随机消噪模型的GPS/INS组合导航

为提高GPS/INS组合导航精度,提出了EMD-小波INS随机误差削弱模型.首先分析了GPS/INS组合系统的误差特点,给出组合导航的基本原理.基于EMD的多尺度结构,结合小波分解理论,提出基于EMD-小波的GPS/INS组合导航技术路线.采集新南威尔士大学校园内的实测数据,分别选用1s与2s的GPS采样信息和100 Hz的INS数据,进行融合试验.用随机模型消噪前后的INS数据计算导航解,并与GPS测量的位置进行比较,分析误差分布情况.结果表明,滤波后的INS自主导航解要优于滤波前.当GPS更新周期为1 s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高9.07％,13.89％,35.14％,残差最大值分别减小2.62％,19.54％,31.23％.当GPS更新周期为2s时,X,Y,Z方向上导航精度分别提高17.82％,23.46％,22.48％,残差最大值分别减小14.34％,28.85％,17.48％.     

GPS/INS相对导航鲁棒扩展卡尔曼滤波方法

针对绕飞模式下追踪器与合作目标间的GPS/INS组合相对导航问题,考虑追踪器的惯量阵存在不确定性,为提高相对导航系统的精确性和稳定性,提出了一种GPS/INS组合相对导航的鲁棒扩展卡尔曼滤波算法. 该算法采用近似线性化方法将相对导航系统中的非线性函数进行泰勒级数展开,并将线性化引起的模型误差作为不确定项来处理,结合鲁棒卡尔曼滤波算法,设计了GPS/INS组合相对导航的鲁棒扩展卡尔曼滤波算法. 仿真结果表明,该方法相对位置的估计精度为0.1 m,相对姿态的估计精度为0.001°,相对导航精度很高,且对追踪器惯量阵存在的不确定性具有很好的鲁棒性.      

某型飞机惯性导航系统校正研究

研究了某型先进战斗机导航系统的特点及其对导航系统的校正问题。重点研究了用GPS/GLONASS双卫星接收机校正惯导的一系列技术问题。该项研究已纳入国家某工程型号任务之中 ,对提高飞机导航系统精度及飞控与火控系统性能有重要意义。     

GPS/INS超紧组合导航滤波器的优化设计

在极高动态条件下,GPS （global positioning system）接收机即使采用基带信号预处理技术,也无法精确地估计载波频率.而各通道的跟踪误差会通过传统导航滤波器相互耦合,并最终导致GPS/INS （inertial navigation system）超紧组合系统的崩溃.为解决这一问题,对伪距率跟踪误差建模,并将其扩充为导航滤波器状态量.但此时扩维导航滤波器维数过高,因此又通过星间单差和两阶段Kalman滤波对该滤波器进行了降维处理,从而在不损失导航精度的前提下,大幅降低了系统的计算复杂度.最后,以某次火箭弹试射时所遥测的惯性器件输出值为基础,通过半实物仿真验证了新型导航滤波器的有效性.      

一种应用于GPS/低成本INS组合导航的自适应滤波算法

为了提高在全球卫星定位系统(GPS)接收机导航解更新间隔期间组合导航系统的定位精度,在分析了惯导系统(INS)误差模型的基础上,使用一种对噪声协方差矩阵进行实时自适应估计的算法改进了通常使用的标准Kalman滤波器。采集清华大学内的跑车实测数据,并使用自适应算法进行处理,结果表明:该方法可以有效地提高GPS导航解间隔期间组合导航系统的定位精度,整体定位精度可以提升近10%,在车辆行驶状态变化较大的路径中获得了最高达40%的位置精度提升。该方法易于实时实现,在实际工程实现中具有一定的应用前景。     

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。     

一种组合导航的自适应信息融合算法

以GPS/INS组合导航系统为应用背景,针对组合导航系统信息融合的精度与稳定性要求,将简化的Sage-Husa自适应滤波算法与指数加权衰减记忆滤波算法相结合,提出了一种改进的自适应信息融合算法.仿真表明,改进的自适应算法解决了噪声统计特性和模型参数不易确定的问题,能够有效的保证信息融合的精度和稳定性.在算法仿真的基础上,对在VC 6.0环境下算法进行了改进,给出了GPS/INS组合导航系统的结构及软件框架,通过实验验证了改进的自适应算法的实际应用价值.     

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.     

基于单频伪距、伪距率GPS/INS紧组合导航系统

单频单系统型接收机的造价成本较低,为了迎合低成本的需求,并且解决在城市环境下因高楼大树遮挡导致全球卫星导航系统可见卫星数不足而无法定位的情况,本文设计了基于单频伪距、伪距率GPS/INS紧组合导航系统,详细推导了该组合导航系统的模型,并通过实验验证了当可见卫星数充足时,该系统的精度较高;当可见卫星数不足4颗时,该组合导航系统仍然可以有效的定位导航,满足一定的导航精度需求。     

GPS and mobile multisensor mapping system

The latest development and evolution of surveying and mobile mapping technologies opens new avenues for the acquisition, update, fast and online processing of data. Currently mobile mapping systems are supported by a series of advanced technologies, including GPS and Inertial Navigation Systems (INS), imaging sensors of high-resolution CCD, SAR, multispectral and hyperspectral sensors, portable computers and highly intelligent processing/automation algorithms. This paper outlines recent developments of micro-GPS technology and integrated mapping systems, including accuracy,integration with GIS and communication techniques. The definition and history of the Mobile Mapping System(MMS) is reviewed and briefly outlined. Advancements in low-cost, micro-GPS technologies are emphasised.Some new advancements of the current MMS will be reviewed to demonstrate recent progress and future trends of development. A few commercial MMSs are also assessed.     

某型飞机导航软件校正部分的国产化

应用无线电近导系统测量的距离和方位校正惯导是一种新的综合导航方式。根据某型飞机无线电近导校正惯导的有关结论 ,给出了适用于国内惯导系统与无线电近导综合导航的新算法 ,其数学模型已被将要国产化的惯导系统所采用 ,此算法对塔康与惯导组合也具有一定的参考价值。     

机载三线阵CCD摄影测量的直接解模型与精度分析

机载三线阵CCD摄影测量系统是GPS／INS与三线阵CCD相机联合工作的测量系统．通过GPS／INS给出的投影中心位置、视准轴姿态观测值及三线阵CCD像空间坐标，可以直接计算地面点在物空间的坐标．介绍直接解算的几何模型．并依据共线方程建立地面点像空间坐标与控制点或同名点物空间坐标的关系．从而把问题归结为间接平差，给出了平差的误差方程．最后对直接解算模型进行了精度分析．     

DGPS/INS Data Fusion for Land Navigationa

The interest for land navigation has increased for the recent years. With the advent of the Global Position System (GPS) we have now the ability to determine the absolute position anywhere on the globe. The problem is that the GPS systems work well only in open environments with no overhead obstructions and they are subject to large unavoidable errors when the reception from some of the satellites are blocked. This occurs frequently in urban environments, forests and tunnels. GPS systems require at least four "visible" satellites to maintain a good position fix. In many situations in which higher level of accuracy is required, the navigation cannot be achieved by GPS alone. This paper discusses the design of a reliable multisensor fusion algorithm using GPS and Inertial Navigation System in order to decrease the implementation cost of such systems on land vehicles. The major contribution of this paper is in the definition of the possible developments and research axes in land navigation.     

多天线GPS和微机械惯导组合进行姿态确定

描述了一种多天线GPS和微机械惯导系统组合来进行姿态确定的系统.目的是设计和装配一种具有可靠的高精度姿态确定性能、而且具有高输出率、低耗、快速初始化、通过数据合成而具备坚固和冗余性的多天线GPS和MEMS惯导组合的系统.这个系统在一段时间内没有GPS测量信息也能提供姿态以及其他的导航信息.性能分析显示在200 Hz状态下姿态、位置、速度、加速度以及角速率可以达到0.08o/s、1.5 m、0.1 m/s、0.12 m/s2和0.1o/s.     

基于证据理论的车辆组合导航系统的信息融合

由于车载GPS(G lobal Position ing System)接收机的定位精度通常受卫星状况和道路环境的影响,同时DR(Dead Reckon ing)系统的距离和航向传感器随着行驶距离的增加,会产生误差积累,这些误差使传感器的定位轨迹偏离车辆所在的实际位置。为此,在信息融合理论的基础上,利用高精度的电子地图对导航系统提供的车辆位置进行修正,以车辆位置到匹配道路的距离、车辆行驶方向与道路方向的夹角作为评判可信度的证据,提出了基于D-S(Dempster-Shafer)证据推理的信息融合方法。实际跑车实验表明,该地图匹配融合方法能够使车辆导航系统的定位精度达到5 m左右。对于改善低成本的GPS/DR车辆导航系统的性能是个行之有效的方案。