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。     

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。     

IMM-SRUKF在GPS/INS组合导航中的应用

针对无迹卡尔曼滤波(UKF)鲁棒性不强的问题,结合全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)紧组合模型特点,提出了基于交互式多模型(IMM)的混合平方根无迹卡尔曼滤波(SRUKF)算法.该算法采用交互式多模型结构,克服了模型不确定性因素的影响;采用平方根滤波技术,解决了协方差矩阵难以保持正定的问题.同时,考虑到内部滤波器与线性/非线性模型不匹配,引入混合滤波思想,对SRUKF进行了优化.将新算法应用于紧组合模型进行仿真,结果表明:新算法能够以适当的时间复杂度,获得较强的鲁棒性能,适用于复杂的导航环境.     

GPS与无陀螺微惯性测量单元组合导航系统设计

基于无陀螺微惯性测量单元(NGMIMU)九加速度计配置方案，利用高精度的全球定位系统(GPS)信号，与NGMIMU组合，进行导航系统设计。利用组合卡尔曼滤波器抑制了导航误差的迅速累积，推导了组合卡尔曼滤波器的状态方程和观测方程，进行了系统位移、速度和角度仿真，仿真结果验证了NGMIMU／GPS系统设计方案的可行性。     

基于UPF算法的车辆GPS/DR组合导航研究

车辆GPS/DR组合导航系统是非线性系统。采用扩展卡尔曼滤波(EKF)对其进行状态估计时,系统线性化过程将导致较大的滤波误差。为了获得更好的估计性能,将一类改进的粒子滤波方法 (UPF),即以无位卡尔曼滤波(UKF)为建议密度的粒子滤波方法(PF)应用于车辆GPS/DR组合导航系统中,避免了EKF方法的线性化近似过程,提高载体的定位精度。为验证该方法的有效性,将其与EKF分别用于GPS/DR组合导航系统的滤波仿真。仿真结果表明:UPF能减小导航定位误差,滤波性能明显优于EKF。     

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组合导航系统在车辆导航中的应用

ＧＰＳ组合导航系统在车辆导航中的应用房建成，万德钧（东南大学仪器科学与工程系，南京２１００１８）统计资料显示，公路堵塞造成的直接和间接的经济损失惊人，仅美、日、法三国每年的损失就超过１１０００亿法郎．德国交通部门统计，在全德国，每年因汽车司机行错路线...     

基于BP神经网络的GPS/SINS姿态测量融合算法

针对传统全球定位系统/捷联惯性导航系统(global positioning system/strapdown inertial navigation system,GPS/SINS)组合系统信息融合技术存在的不足,设计了适用于GPS/SINS组合系统姿态测量的反向传播(back-propagation,BP)神经网络模型,并在标准BP算法基础上,采用限制初始权值和阈值?动态删减隐含层节点数和修改激活函数的改进算法,从而减小BP算法在GPS/SINS组合姿态测量过程中的训练误差,提高网络训练的相应速度及精度?最后通过算法仿真和分析结果图得出改进后的BP神经网络算法在GPS/SINS组合姿态测量系统中高效可行,且测姿性能优越?     

基于FPGA和DSP的MIMU/GPS组合导航系统设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统小型化、低成本、低功耗、以及越来越高的精度要求,提出了一种基于FPGA和DSP技术为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计。本系统采用低成本的MEMS陀螺仪和加数度计作为惯性测量单元,将FPGA与DSP二者结合起来完成导航解算任务,它们之间的数据交换可以通过双端口RAM实现。此方案可以提高系统的精度和稳定性,更好地满足系统实时性要求。     

GPS/BDS粒子群优化算法紧组合定位方法及精度分析

全球卫星导航系统紧组合定位中,系统间偏差(inter-system bias,ISB)需要多历元后处理的估计方式,并与接收机重启等因素有关.针对该问题,文章将求解ISB参数问题转化为求解系统间小数偏差(frac-tional inter-system bias,F-ISB)参数问题,利用粒子群优化(particle s...     

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％.     

高速火箭弹GFMINS/GPS组合导航系统

针对高速火箭弹发射出膛瞬间,弹上微机电系统（MEMS）陀螺难以承受上百g的加速度,使得弹上的微惯导系统（Micro-INS）无法完成导航任务,提出用MEMS加速度计构成的无陀螺微惯性导航系统（GFMINS）代替传统MINS与小型GPS构成GFMINS/GPS组合导航系统,实现火箭弹的定位要求.同时,针对GFMINS中角...     

新的非线性滤波算法在GPS/DR组合导航中的应用

为解决传统粒子滤波算法中样本贫化的问题,提出一种新的粒子滤波算法.在重要性采样过程中,利用最新测量值,结合UKF滤波来产生粒子滤波中的建议分布;同时在再采样过程中,用高斯混合模型表示后验状态密度,引入最大期望(Expectation Maximization,EM)算法来获得该后验状态密度的参数,从新的参数分布中进行采样得到样本粒子,取代传统的再采样过程.把新算法应用到车辆组合导航系统中,仿真结果表明新算法的有效性.     

基于联邦Kalman滤波的Wi-Fi/GPS车辆组合定位系统

针对全球卫星定位系统(GPS)在密集城市地带、隧道、室内停车场等环境下不可用及Wi-Fi定位精度不足的问题,提出了一种Wi-Fi/GPS组合定位系统.该系统基于联邦Kalman滤波器,先通过两个并行的局部滤波器获得Wi-Fi、GPS定位子系统的局部最优估计,再由主滤波器融合得到最优全局估计.仿真结果表明:较之单独使用G...     

GPS/INS在火车安全告警系统中的应用

为了弥补目前火车车辆运行中人工统计调度工作量大、效率低等缺陷，提出了一种基于全球定位系统和惯性导航技术(GPS／INS)的火车安全告警系统的设计方案；重点讨论了GPS／INS在信息融合时所使用的卡尔曼滤波方法，避免了独立的惯性导航系统无限位置误差和GPS的1Hz慢速数据修正的问题；利用原有国家铁路网数据库进行数据修正，进一步提高了系统的精度．在此基础上设计的火车安全告警系统就能够简捷、准确地计算车辆运行里程，当车辆达到维修等级时自动进行报警提示，从而降低火车车辆调度工作的工作量及运行风险．     

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.     

基于北斗/GPS双切换的中心导航系统设计

设计一种基于北斗和全球定位系统(global positioning system,GPS)双切换的中心导航系统.该系统对两种定位模式信号载噪比进行分析,灵活切换定位系统,解决了普通双模定位系统中信号有效性不连续的问题;并将动态路况信息引入路径规划过程,解决了传统车载导航无法根据实时交通状况进行灵活规划的问题;制定了车台与中心服务器间简易数据传输协议,简化了传统车服通信协议.实验结果表明,该切换系统可使卫星数据保持更高的质量并实现了根据交通状况的动态导航.