MINS/GPS组合导航系统设计与实验

设计了一套MINS/GPS组合导航系统实验样机,可实时输出导航位置、速度和姿态信息。以GPS接收机的秒同步脉冲(PPS)与串口通信协议尾字节作为对齐标志,完成MINS与GPS时间同步;利用GPS的速度信息进行车载实验初始方位角对准,并利用横向约束条件标定惯导与车体间的方位安装误差角;设计了基于虚拟噪声的现场最优标定方法。以上措施均有效提高了系统的精度和可靠性。车载实验结果表明,无GPS辅助时,纯惯性导航在120s时刻满足短时间惯性导航精度要求;组合导航定位精度在30min内与GPS相当。     

MINS/GPS组合导航系统设计与实验

设计了一套MINS/GPS组合导航系统实验样机,可实时输出导航位置、速度和姿态信息。以GPS接收机的秒同步脉冲(PPS)与串口通信协议尾字节作为对齐标志,完成MINS与GPS时间同步;利用GPS的速度信息进行车载实验初始方位角对准,并利用横向约束条件标定惯导与车体间的方位安装误差角;设计了基于虚拟噪声的现场最优标定方法。以上措施均有效提高了系统的精度和可靠性。车载实验结果表明:无GPS辅助时,纯惯性导航在120 s时刻满足短时间惯性导航精度要求;组合导航定位精度在30min内与GPS相当。     

巡检机器人全球定位系统和里程计组合定位方法

针对巡检机器人在校园环境中工作时,全球定位系统(global positioning system,GPS)信号易受树荫及较高建筑物遮挡而出现定位不准确的问题,提出GPS和里程计组合定位方法。以GPS坐标信息为初始位置,里程计信息为主导航,GPS接收机的脉冲信号作为实时修正数据,利用卡尔曼滤波算法对系统状态进行最优估计,得到较为准确的状态估计值。最后利用状态估计值去修正系统的导航误差。同时在实验平台上进行验证仿真。结果表明,机器人以150 cm/s的速度行驶80 s后其轨迹误差能控制在5 cm以内,利用多传感器融合技术可以提高机器人的定位精度和可靠性,GPS和里程计组合定位方法能够有效提高机器人实时定位精度。     

巡检机器人全球定位系统/里程计组合定位方法

摘要：针对巡检机器人在校园环境中工作时,GPS信号易受树荫及较高建筑物遮挡而出现定位不准确的问题,提出GPS和ODO组合定位方法。该方法以GPS坐标信息为初始位置,里程计信息为主导航,GPS接收机的脉冲信号作为实时修正数据,利用卡尔曼滤波算法对系统状态进行最优估计,得到较为准确的状态估计值,最后利用状态估计值去修正系统的导航误差。同时在实验平台上进行验证仿真,实验结果表明,机器人以150cm/s的速度行驶80s后其轨迹误差能控制在5cm以内,得出利用多传感器融合技术可以提高机器人的定位精度和可靠性的结论,即通过对GPS和ODO组合定位方法能够有效提高机器人实时定位精度。     

基于GPS与超宽带的室内外无缝定位改进算法

结合GPS、惯性导航技术以及超宽带(UWB)技术,提出基于定位信号数量和信号强度的定位方法切换策略.根据切换策略,将伪距测量、Chan-Taylor协同算法以及行人航迹推算算法进行松散组合,得到优化后的定位算法.通过实验验证了切换策略的可行性,优化了室内外交界区域的定位轨迹,为室内外无缝定位技术提供了思路.     

浅谈UWB定位技术

长期以来,卫星定位系统在定位领域应用最为广泛,比如说GPS定位系统,主要是为船舶,汽车,飞机等运动物体进行定位导航。但卫星定位系统也有不足。卫星定位系统不足之处在于定位信号到达地面较弱,不能穿透建筑物,定位精度不足,终端设备成本较高等。因此不适合室内定位。一直以来,对于室内定位人们都在寻找一种合适的技术,而随着UWB技术的出现与发展,让人们看到了希望。此篇文章着重介绍了UWB定位的原理,分析了UWB技术应用于室内精确定位的优势,并分析了UWB技术广泛应用还存在哪些障碍。     

联合卡尔曼滤波在车辆组合导航系统中的应用

GPS/DR组合导航系统是一种低成本、高可靠性的车载导航设备.针对陆地车辆GPS/DR组合导航系统的特点,设计了用于该系统的联合卡尔曼滤波器,给出了滤波算法,并进行了实地跑车实验.理论分析和跑车实验的结果表明,联合滤波方法不仅有效地抑制了DR系统的误差发散,而且能够充分利用DR的数据信息对GPS定位的随机误差进行补偿,从而有效地提高GPS/DR组合系统的定位精度及容错能力.     

智能运输系统中的定位技术

为了解决在城市交通流诱导系统中,能够实时、准确、可靠地提供移动站的位置信息. 通过系统得研究了智能运输系统中的定位技术的发展过程和原理,然后采用智能运输系统中的定位技术,着重研究了GPS/DR组合定位技术的原理.实践证明:GPS/DR组合定位技术能够针对城市路面状况不同情况给予准确定位.     

基于DSP的GPS/DR组合定位系统的设计

对于城市车辆GPS导航来说,其很大的一个缺点是跟踪卫星的信号常常由于建筑物、隧道及树木等的遮挡而使GPS的定位精度大大降低,甚至无法进行正常的定位。为此,提出了基于DSP的GPS/DR组合定位系统,详细介绍了系统的硬件设计方法、组成和软件设计思想。最后进行了采用联合卡尔曼滤波器的GPS和DR系统的组合定位的仿真实验。实验证明,采用联合卡尔曼滤波算法的GPS/DR组合定位系统的转度明显高于GPS单独定位方式。     

基于iGMAS产品的BDS/GPS组合RTK定位性能分析

随着各国自主导航系统的快速发展,多卫星导航系统组合定位成为当前研究热点,其可弥补单系统在全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)信号遮挡严重区域无法提供连续、可靠的定位服务的不足。文章基于国际全球连续监测评估系统(international GNSS MonitoringAssessment Service,iGMAS)产品,研究分析了中国北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System,BDS)与美国全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合实时动态定位(Real-Time Kinematic,RTK)性能。静态实验结果表明,开阔区GPS-RTK定位精度优于BDS、BDS/GPS组合RTK定位结果,封闭区BDS/GPS组合定位性能优于单系统定位精度,BDS定位结果优于GPS;动态实验结果表明,在信号遮挡严重区BDS/GPS组合可持续提供定位服务,但服务的可靠性较低。     

基于改进强跟踪滤波器的UWB/AHRS紧组合定位方法

针对遮挡环境下的车辆定位问题,提出一种基于改进强跟踪滤波（ISTF）算法的超宽带（UWB）与航姿参考系统（AHRS）紧组合定位方法.该方法使用阈值鉴别UWB测距异常值并消除其影响,将强跟踪滤波（STF）算法应用到紧组合系统的数据融合中,并结合定位模型对算法进行改进,以提高算法的稳定性和对观测噪声的估计精度.仿真与实验结果表明,该方法能在复杂工况下提供车辆精确的定位信息,与UWB单独定位及采用几种非线性滤波算法相比,系统的鲁棒性更强、定位精度更高,具有很强的实用性.      

基于LBS终端GPS信息的准无损压缩算法

为获得更高的GPS定位数据压缩比和压缩速度,提出一种在民用定位服务(LBS)领域GPS精度范围内的准无损压缩算法.考虑GPS定位数据的特点,通过压缩预处理、二次量化去除冗余信息,通过预测编码提高编码效率.与其他算法相比,该算法可获得更高的压缩比和压缩速度,并可滤除GPS模块由于干扰而产生的粗大误差,提高GPS信息处理精度.该算法经过优化后对硬件要求很低,可在单片机上运行.     

基于非线性自适应回归神经网络的GPS/IMU组合导航方法

车道级高精度定位导航是智能网联汽车的基本配置,全球定位系统(globlal positioning system,GPS)/惯性测量单元(inertial meansurement unit,IMU)组合导航是高精度定位的关键技术之一。根据汽车行驶过程中高精度定位要求,提出了应用于智能网联汽车的基于非线性自适应回归(nonlinear autoregressive exogenous,NARX)神经网络的GPS/IMU组合导航方法。首先,根据IMU传感器数据特性,建立了基于扩展卡尔曼滤波的惯性导航系统(inertial navigation system,INS)模型,其次,基于NARX神经网络,建立了GPS/INS组合定位训练和预测模型,然后,基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)、实时动态差分技术(real-time kinematic,RTK)、INS等技术,设计了智能网联汽车RTK高精度定位数据采集实验系统,并收集了实验数据。最后,对NARX网络训练误差和GNSS信号长时间失效情况下定位预测误差进行了讨论与分析。实验结果表明,该方法在GNSS信号失效5 min情况下,定位预测误差在2. 5 m以内,满足一般情况下,短、中、长隧道中智能网联汽车定位应用要求。     

UWB Ad Hoc网络无线接入特性与定位辅助路由分析

考察基于UWB技术的Ad Hoc网络组网的关键问题。根据UWB信号特征分析了信道客量,说明在大带宽、有限功率的通信模型下UWB Ad Hoc网络的节点吞吐量。从网内冲突和网间干扰方面讨论无线接入面临的问题和解决途径,包括解决网内冲突的主从轮询机制、CSMA竞争机制和应对于网间干扰的扩频技术。举例分析了UWB Ad Hoc网络MAC协议的特性,说明将Ad hoc MAC与动态信道编码结合,并采用跳时的方式解决网间干扰的是一种有效的方法。在分析UWB和GPS定位信息不同点的基础上进一步研究了基于TOA的定位算法和定位辅助路由IAR协议的原理,提出两者结合的UWB Ad Hoc网络定位辅助路由。     

基于外辐射源空域信息测量的无源定位算法

针对基于外辐射源进行定位具有抗干扰、反隐身等特点,提出了一种在方位角、俯仰角信息的基础上,增加角度变化率信息的单站无源定位方法。同时引入一种适应非线性系统的修正协方差扩展卡尔曼滤波(MVEKF)算法,与推广卡尔曼滤波器(EKF)相比,MVEKF能更好地解决量测模型非线性问题。计算机仿真结果表明,该定位方法具有较好的定位精度和定位速度,具有很大的实用价值。     

基于ISRUKF的UWB/INS组合室内定位方法研究

超宽带(UWB)定位技术是室内定位领域中极具竞争力的技术,但是在室内非视距(NLOS)环境下,UWB定位技术会出现精度低和稳定性差等问题,难以满足较高的室内定位精度需求.UWB定位技术和惯性导航系统(INS)结合,可以减轻NLOS环境对UWB定位的影响,因此提出了一种基于改进平方根无迹卡尔曼滤波(ISRUKF)的UWB...     

H∞滤波在GPS/INS组合导航系统中的应用研究

根据H∞鲁棒滤波理论,提出了基于H∞滤波技术的GPS/INS全组合导航系统,利用了GPS和INS提供的位置、速度和姿态信息,并对该系统的滤波算法进行仿真.仿真结果表明,在GPS/INS组合中采用H∞滤波,不仅保证了组合系统导航精度,提高了滤波的鲁棒性,而且能够防止滤波发散.     

BDS、GPS及其组合系统伪距单点定位精度分析

为研究北斗卫星导航系统(BDS)和BDS/GPS组合系统的定位性能,根据实测数据对比分析了GPS、BDS及BDS/GPS组合系统的可见卫星数、空间位置精度因子(PDOP)和伪距定位结果,以及BDS地球静止轨道(GEO)和中圆轨道/倾斜轨道(MEO/IGSO)卫星的定位结果;针对BDS与GPS观测值之间的精度差异,分别采用等权模型、高度角模型和Helmert模型研究组合系统的最优随机模型。研究表明:组合系统卫星的空间几何分布优于单系统;BDS定位的平面精度低于GPS,高程精度高于GPS,而BDS/GPS组合系统平面和三维精度高于单个系统;Helmert验后估计模型能够提高BDS/GPS组合定位的高程和三维定位精度。     

单轴旋转捷联惯导系统姿态和航向角在线组合校正

为了提高工作在水下环境下的单轴旋转捷联惯导系统的导航定位精度,给出了惯导系统姿态和航向角在线组合校正流程,提出了一种基于速度信息的旋转式捷联惯导系统二次对准方法.利用速度信息和Kalman滤波技术进行姿态和航向角误差最优估计,同时周期性转动惯性测量单元以提高系统的可观测性.计算机仿真和转台验证实验结果表明,系统经过二次对准后,后续纯惯性模式下的定位精度明显提高,仿真实验中定位误差由4.52 n mile减小为2.19 n mile,转台实验中定位误差由4.28 n mile减小为2.06 n mile.     

一种提高GPS定位精度的组合定位方法

验证了DGPS和卡尔曼滤波器在提高GPS接收机定位精度方面的有效性 .针对静态定位的特点 ,对传统卡尔曼滤波方程做出改进 ,消除由速度误差引起的定位偏离 ,并进一步采用组合滤波结构以完善动态滤波器的静态定位性能 .利用DGPS和卡尔曼滤波器在减少误差类型上的互补性 ,本文采用一种组合定位的方法 ,以起到同时减少常值误差和随机误差的作用 .实验证明 ,如果融合DGPS和卡尔曼滤波技术采用组合定位的方法 ,可以将定位精度从 2 .4m( 2σ)提高到 0 .9m( 2σ) .