基于MEMS的GPS/SINS组合导航技术发展现状

对比了GPS、捷联式惯导系统、微电子机械系统(MEMS)惯性传感器各自的优缺点.针对目前以惯性技术为基础的组合导航系统得到了重视和发展,介绍了基于MEMS的GPS/捷联式惯导组合过程中存在的各种技术问题和解决这些技术难题的技术途径.     

卡尔曼滤波在GPS/SINS船舶组合导航中的应用

本文在深入研究卡尔曼滤波原理及算法的基础上,结合海洋环境实际探索卡尔曼滤波在GPS/SINS船舶组合导航中的应用方法并进行组合导航系统的设计和仿真。为了降低旧数据在误差积累中的权重,本文对记忆数据进行了衰减处理,从而提高整个算法的自适应性能。仿真结果表明,集中式融合和顺序融合误差曲线均存在一定的波动,但绝对误差峰值较小,两者均方误差均为7.563 2。经扩展卡尔曼滤波后的GPS/SINS组合导航系统误差较小,均方误差峰值仅为6.532左右,而单独SINS导航误差约9.532,单独GPS导航误差约10.023。     

简化UKF算法在SINS／GPS组合导航中的应用

针对SINS／GPS组合导航系统的特点,建立了系统的非线性误差模型。根据系统状态方程为非线性而观测方程为线性的特点,将一种简化的UKF方法（Rao-Blackwellisation Additive Unscented Kalman Filter,RBAUKF）用于SINS／GPS组合导航系统中,RBAUKF采用较少的采样点数目和简化的更新算法,降低了计算复杂度。最后,在机动条件下,进行了SINS／GPS组合导航实验仿真。仿真结果表明,RBAUKF相比EKF具有更高的滤波精度,更适合在SINS／GPS组合导航系统中应用。     

GPS/SINS姿态组合系统数据空间同步方法研究

在引入了姿态观测量的基于卡尔曼滤波器的GPS／SINS组合导航系统中，GPS天线体坐标系与IMu所在的载体坐标系由于安装误差或其他原因不能完全重合，两个坐标系之间存在失准角，导致GPS与SINS输出的姿态信息在空间不同步，这将严重影响卡尔曼滤波的效果。针对这一问题进行了深入的研究，分析了姿态测量数据空间不同步的原因，给出了静态和动基座情况下标定两个坐标系位置关系的若干方法并进行仿真分析验证了其可行性。     

SINS/GPS/LORAN-C多传感器组合导航系统研究

基于联邦滤波的捷联惯导与GPS、Loran-C组合导航系统,是利用GPS、Loran-C等子系统提供的参数信息对组合导航系统进行联邦卡尔曼滤波,校正捷联惯导系统的误差。在对系统进行了理论仿真的基础上,进行了海上试验,给出了静态和动态试验的结果。理论仿真和基于实测数据的试验结果表明,此滤波器具有较高的滤波性能和精度,而且提高了导航系统的可靠性。     

MEMS／GPS组合在船舶导航上的应用

本文介绍了船舶导航控制系统中的重要组成部分．一种基于MEMS器件的微机械惯测组合,分析了它的优缺点、工作原理、系统组成、技术指标以及误差补偿,并对其在GPS组合导航技术上的应用做了探讨及展望。     

基于测量分量加权融合的GPS/SINS船舶组合导航算法

具有执行简便和高精度优点的测量值融合技术已经在船舶组合导航中得到了广泛应用.但由于船舶组合导航系统中各子系统通常提供的是不等同维的测量数据,加之传统测量值加权融合存在各传感器测量等同维数的约束,使得该类算法在船舶组合导航中的应用能力和使用范围受到了很大的限制.针对上述问题,以GPS和SINS组成的、具有不同维数测量的船舶组合导航系统为研究对象,提出了一种新的基于测量分量加权融合的船舶组合导航算法.该算法的基本思想是寻找一个变换矩阵将具有不等同维数的测量扩维成满状态维数的矩阵,然后考虑扩维后的噪声方差是奇异矩阵,从而采用测量分量对应加权进行融合.与传统的测量加权融合方法相比,该方法不仅具有更广的应用范围,而且保持了与传统的集中式扩维融合相同的高精度性能.算法的性能分析和计算机仿真证明了新算法的有效性和优越性.     

分布式MIMU/GPS组合导航计算机的设计

介绍以DSP为核心的SINS／GPS,分布式控制组合导航计算机的设计方法。选用TI公司的DSP作为导航算法处理机，采用TL16C752B、MAX3232、MAX3362设计RS-232／485／422异步串口，另一片DSP控制GPS-OEM板串口输出的报文，采用CPLD作为调度机实现M／MU六路数据采集，各处理器通过双端口RAM共享数据，实现了分布式控制。系统还采用GPS接收机输出的1PPS脉冲，结合CPLD产生的时序实现MIMU和GPS数据的同步采集。     

基于BP神经网络的舰船组合导航算法研究

针对GPS/惯导组合导航系统的滤波定位算法,文章提出利用BP神经网络,用其输出修正组合导航滤波输出结果,提高组合导航系统的定位精度。通过仿真试验表明滤波的效果对导航精度有所提高,同时也说明了该方法是可行的、正确的。     

GLONASS／GPS导航信息的组合应用

ＧＬＯＮＡＳＳ／ＧＰＳ全球卫星导航系统的组合应用是最导航系统之一。两者的结合将给海上、陆地、航等级领域共高精度的导航及其它方面的科技服务。ＧＬＯＮＡＳＳ不加任何ＳＡ的导航精度高就于ＧＰＳ。     

An integrated GPS/DR navigation system for AUV

GPS/Dead-reckoning navigation system for autonomous underwater vehicle （AUV） is introduced, which includes navigation overall architecture, hardware and software structure. Dead-reckoning theory is presented in details. And the strong tracking Kalman filter and Singer model are applied to handle the imprecise navigation mode, which can improve the navigation system＇s precision and reliability. Finally, the sea experiments which include autonomous search mission in an unknown area and long distance motion are conducted to demonstrate the reliability and feasibility of the navigation system.     

基于浮点DSP+ARM的光纤捷联/GPS组合导航计算机的设计

介绍一种基于DSP TMS320VC33PGA和ARM系列微处理器S3C44B0X构成的光纤捷联/GPS组合导航计算机的设计,详细介绍了系统硬件结构设计、高精度数据采集电路、FPGA接口电路设计、FLASH程序引导设计以及系统软件设计.通过实验室三轴转台实验证明该系统具有实时性好、精度高、体积小的优点.     

小波分析在惯性-多普勒声呐组合导航系统中的应用研究

在惯性-多普勒声呐组合导航系统中,多普勒声呐为惯性导航系统提供舰船的外部速度信息.组合导航系统的速度误差主要取决于多普勒声呐测速误差,多普勒声呐的性能将决定惯性导航系统的精度.由于舰船的摇摆、风浪、海水温度、多普勒声呐本身的缺陷等因素,使多普勒信号中不可避免地受到其噪声的影响.针对多普勒声呐信号的特点,采用小波变换对声呐信号进行多分辨力分析.利用Daubechies小波函数,采用阈值去噪的方法,能够在低信噪比的情况下准确地估计多普勒声呐的频移,从含有噪声的多普勒信号提取出原始信号.通过仿真实验表明,将小波分析应用于惯性-多普勒声呐速度组合导航系统中,能有效提高导航系统的速度精度.     

一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法

为解决INS/GPS两组合导航系统因观测信息不完整造成的姿态误差发散、系统稳定性较弱的问题,本文利用CNS搭建了基于INS/GPS/CNS的全观测信息导航系统。通过建立以位置误差、速度误差及平台失准角误差为观测量的系统数学模型,提出一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法,提高了系统的导航精度,改善了系统的稳定性。试验结果表明,本文所提算法相较于传统两组合滤波算法,各导航参数的精度在不同程度上得到改善,长航时条件下姿态误差收敛、稳定性较高。     

基于惯导DVL的船舶组合导航系统开发

船舶组合导航系统中包含了多种导通装置,以保障船舶在复杂环境下的航行安全,而常见的有基于惯性导航的多普勒雷达系统(DVL),该系统具有一定的冗余特性,能够显著提高船舶导航的精确度。本文建立船舶组合导航姿态控制系统的数学模型,得到该模型的误差量,介绍硬件设计流程,对导航数据的处理过程进行研究,最后根据组合导航系统的要求,实现DVL惯性导航系统的功能。     

一种新的INS/LOG组合导航算法

针对电磁计程仪引入的海流速度可能会导致INS/LOG组合导航系统的卡尔曼滤波器输出发散问题,设计一种新的INS/LOG组合方式。以计程仪速度2次采样的差分值(即速度增量)作为系统观测量以抑制慢变海流的影响,采用基于延迟状态卡尔曼滤波算法,推导这种组合方式的观测方程,实现INS误差的最优估计。为抑制计程仪速度差分对其高频噪声的放大效应,采用巴特沃斯低通滤波器对其输出进行平滑处理。通过对3种INS/LOG组合方式的仿真比较,验证该算法的有效性。     

考虑船体变形的INS/GPS/CNS组合系统研究

针对船体变形对INS/GPS/CNS组合导航系统的影响,研究了船体变形的抑制、变形测量以及补偿方法.对船体变形特性以及变形对组合系统的影响进行分析研究,建立了船体变形的数学模型;提出了船体变形的补偿方案,进行了考虑船体变形的联合卡尔曼滤波器设计.仿真结果表明,所提出的船体变形补偿方法是切实可行的,有效地克服了船体变形对INS/GPS/CNS组合系统的影响,保证了系统的精度.     

基于北斗与GPS的海上导航服务系统

北斗卫星定位导航系统是我国近年来的重大科技成果之一,第二代系统包括35颗卫星,具备提供24h的全球卫星定位导航能力,并且自2010年开始向公众提供相应的服务。北斗系统的主要优势之一是能够以较低的开销和费用提供海上定位和通信服务。然而,使用北斗系统提供海上服务的主要困难在于与现有的其他定位技术相集成,如GPS,AIS,RFID等系统。本文提出一种集成化的平台,能够集成包括北斗系统在内的多种通信和处理系统,融合多种来源的导航信息。通过将北斗系统集成入已有的船舶监视系统,一方面能够有效减少更新投入,另一方面能够将北斗系统进一步利用在渔业、航运等领域。