严恭敏博士论文 捷联惯导系统车载自主定位定向系统研究(2-4章)

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贺信捷联惯导的仿真及其组合导航的分析研究

贺信捷联惯导的仿真及其组合导航的分析研究

分类号学号2005611860013学校代码 10487 密级硕士学位论文捷联惯导的仿真及其组合导航的研究学位申请人:贺信学科专业:模式识别与智能系统指导教师:明德烈副教授马杰副教授答辩日期 : 2007年6月4日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of heRequirementsfor the Degree of Master of EngineeringSimulation on Strapdown Inertial Navigation System andResearch onItsIntegrated NavigationCandidate: He XinMajor: Pattern Recognition and Intelligent SystemSupervisor: Ass.Prof. Ming DelieAss.Prof. Ma JieHuazhongUniversity of Science and TechnologyWuhan 430074, P.R.ChinaJun,2007独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到,本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□,在_____年解密后适用本授权书。

本论文属于不保密□。

捷联惯导基于地球系的动基座间接精对准算法

捷联惯导基于地球系的动基座间接精对准算法

捷联惯导基于地球系的动基座间接精对准算法谢波;江一夫;严恭敏;陈勇【摘要】为了将惯性凝固思想延伸到行进间精对准中并提升计算效率,提出了基于地球系的间接精对准算法。

描述了地球系下的捷联惯导/里程计系统模型和相应的Ψ角误差模型。

考虑安装偏差角、杆臂等因素,建立了相应的卡尔曼滤波方程。

六组行车轨迹的行进间对准结果表明,相对于地理系精对准算法,地球系间接算法整体对准性能更加优越,系统的稳定性和快速性得到提高,在对准第600 s方位失准角可以稳定在1 mil(1σ)的误差限内。

另外,地球系滤波算法具有更好的初始化参数适应性,有利于工程实现。

%For the purpose of extending the application of inertia freezing methodology into moving-base fine-alignment and promoting computational efficiency, an indirect fine-alignment algorithm is presented which introduces earth-centered and earth-fixed (ECEF) frame as intermediate reference. The mathematical formulation of the inertial sensor/odometer integration system is given within ECEF frame, and the correspondingψ-angle error model is outlined. By taking the SINS-vehicle misaligning angle and lever arm into account, the derivation of the appropriate Kalman filter (KF) is discussed. The proposed algorithm is verified through experimental data collected fromsix traveling routes. In comparison with geographic-frame KF algorithm,the ECEF-frame indirect approach has shorter stabilizing time and performs better in robustness, and a better overall accuracy of 1 mil(1σ) azimuth error within 600 s can be achieved. The ECEF-frame KF is lesssensitive to changes of initialization parameters, which is useful for practical application.【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】4页(P593-596)【关键词】行进间对准;地球坐标系;里程计;卡尔曼滤波【作者】谢波;江一夫;严恭敏;陈勇【作者单位】西安航天精密机电研究所,西安710100;西安航天精密机电研究所,西安710100;西北工业大学自动化学院,西安710072;西安航天精密机电研究所,西安 710100【正文语种】中文【中图分类】U666.1惯导系统受限于工作环境,往往需要在动态条件下完成初始对准。

激光捷联惯性组件精确标定方法研究_周琪

激光捷联惯性组件精确标定方法研究_周琪

( ) )。
2. 2 加速度计标定
双轴位置转台可以提供高 精度的位置参考, 利用此信息, 计
算出相应位置的精确激励比 力, 采 用多元 回归方 法 [ 4] 实现加 速 度计脉冲当量、安装偏差和零偏的标定。
图 2 四位置陀螺测漂
记图 1中转台初 始位置 为位 置 1, 使 转台 台面 绕转 台俯 仰
下:
kgz
=
720 ! N Gz+ -
360 0 N Gz-
( 3)
kgx z =
(N G x+ - N Gx - ) kgx 720 ! 3600
( 4)
kgy z =
(N G y+ - N Gy - ) kgy 720 ! 3600
( 5)
根据式 ( 3)求出 z 陀螺脉冲当量 kgz, 此时若已知 x 陀螺和 y 陀螺的脉冲当量 kgx、kgy, 即可依据式 ( 4)、式 ( 5)求 出 kgxz、kgyz的 值。 kgx、kgy以及 kgyx、kgzx、kgxy和 kgzy可按相同的方法标定, 此处不 再赘述。
图 1 转台坐标系 2. 1 激光陀螺标定
规定转台逆时针 转动为正, 输出 脉冲为 正; 顺时针 为反, 输
出脉冲为负。摇动 转台 使其在 相同 时间 段内 绕 ozp 分别 正向、 反向转动 360 , z 陀螺累积输出脉冲数分别为 N Gz- 、N Gz + , 得到 z 陀螺脉冲当量及 z 陀 螺 相对 x、y 陀 螺的 安 装偏 差 计算 公式 如
Abstrac t: The output models fo r laser gyro strapdow n inertialm easurem ent un it ( SIMU ) are estab lished, then, mu lti position analytic ca libra tion m e thod for h igh prec ision laser gyro SIMU under biax ia l po sition turntab le is researched, and the pulse equiva lent, insta l lation errors and constant dr ift o f lase r gyro by po sitive, negative ro tation and four pos itions cancellation m ethod are calibrated; app ling m ultip le regress ion ana lysis m ethod, the acce lerom eter pu lse equ iva lent, insta llation error and b ias are calibrated; the gyro cali bration error aroused by earth rota tion rate and ang le position refe rence e rror o f turntable are ana lyzed; the m e thod to im prove gyro assemb ly∀ s ca libra tion precision is expounded. A pp ling this ca libration scheme to X type laser SIMU ( gyro stability 0. 007 /h, acce l e rome ter b ias 5 ! 10- 5g ), one hour static nav igation m ax im al latitude erro r is 0. 13 n m ile, long itude error 0. 24 n m ile, one hour dy nam ic test position error on vehic le is 0. 7723 n m ile( CEP ). K ey word s: SIMU ( strapdown inertial measurem ents un its); mu ltip le regression mode;l m ulti pos ition ca libra tion; reference error

捷联惯导_星敏感器组合导航技术研究

捷联惯导_星敏感器组合导航技术研究

惯性坐标系之间的转换关系是能够实时计算得到 的 ,所以本文即认为在经过一系列坐标变换以后 ,星 敏感器最后输出的是本体坐标系相对于地理坐标系 的相关姿态信息 。
3 组合导航系统工作原理
捷联惯导系统 SI N S /星敏感器 CCD 组合导航 的工作原理见图 1。捷联惯导系统和星敏感器分别 输出飞行器的姿态转换矩阵信息 。经坐标变换后 , 卡尔曼滤波器接收两个导航子系统输出的相对导航 坐标系的姿态转换矩阵元素的差值 , 同时将捷联惯 导系统输出的姿态转换矩阵中的元素作为组合导航 系统测量矩阵的相应数据 。通过采用 Kalm an 滤波 反馈校正的方式对捷联惯导系统和星敏感器输出的 姿态转换矩阵信息进行数据融合 , 估计出系统的各 个误差状态量 ,然后用系统误差估计值去校正捷联 惯导系统力学编排中的相应导航参数 , 即将系统误 差估计值反馈到捷联惯导系统的内部 , 最后输出有 关飞行器导航参数的最优估计 。
Oct12005 Vol123, No. 5
航 天 控 制 Aerospace Control
・31・
捷联惯导 /星敏感器组合导航技术研究
王 鹏 张迎春 强文义 张荣林
哈尔滨工业大学卫星技术研究所 , 哈尔滨 150001
3
摘 要 针对在捷联惯导系统中陀螺的误差存在随着时间积累而逐渐增大的缺 点 ,提出了捷联惯导系统 +星敏感器的组合导航方案 , 并进行了仿真及结果分 析 。以 Kalm an滤波为基础 ,通过将捷联惯导系统和 CCD 光学传感器所测得的 飞行器相关姿态信息进行数据融合 ,估计出组合导航系统的误差状态量 ,进而修 正捷联惯导系统的位置 、 速度和姿态角 。详细推导了捷联惯导 +星敏感器组合 导航的算法 ,并通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性 。 主题词 捷联惯导系统 星敏感器 组合导航 卡尔曼滤波 中图分类号 : V249. 3 文献标识码 : A 文章编号 : 1006 2 3242 ( 2005 ) 05 2 0031 2 06

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

第15卷第l期2007年2月中国惯性技术学报JoumalofChineseInertialTcchnologyVbl.15No.1Feb.2007文章编号:1005-6734(2007)01一0024-04车载捷联惯导系统定位测姿算法研究陈允芳1,叶泽田2,钟若飞3(1.山东科技大学地球信息科学与工程学院,青岛266510;2.中国测绘科学研究院,北京100039;3.首都师范大学,北京100037)摘要:GPs/INs组合精确测定平台的位置和姿态是移动测图系统中的重要模块。

对陀螺仪和加速度计所测角速度和比力进行两次积分得载体姿态、速度和位置即sINs力学机械编排。

目前该过程大多在地理坐标系进行。

这里详细推导了地球坐标系中完整的解算过程,以四元数姿态矩阵更新及重力计算为核心,由IMu原始观测值解算出了载体位置、速度和姿态等参数,可快速高效与GPs输出的位置速度信息进行组合滤波处理,可据此编程进行工程应用数据处理。

关键词:捷联惯导系统;姿态矩阵;坐标转换;力学编排;四元数中图分类号:u666.1文献标识码:APositioningandorientationcomputationonVehicle-borneSINSanddiscussofcalculationerrorcHENYun.‰91,YEze-tian2,zHONGRuo.fei3(1.Geo·info衄ationScience&EngineeringCollege,ShandongUniverSi哆ofScienceaIldTbchnology,Qingdao266510,China;2.SurveyingaTldMappingScienceResearchInStituteofChina,Beijing100039,China;3.C印italNomlalUniverSi劬Beijing100037,China)Abstract:GPSandINSintegratedtoaccuratelydeteminingpositionaIldattitudeofnatI‘oofisVitalmoduleinmobilemappingSystem.Specincforcc行omspeedometer蚰d舭glerate矗om留roareinte铲atedtwicerespectiVelytoachievean沁de,veloc时aIldpositionn锄elySINSmechaIlization.Currentlythistookplacedingeogr印hiccoordinate,whiIeheredemonstratedindetailmewholemechaJlizationineanll-centclrcdearth-fixedcoordinate,mostlyquatemiona钍itudematrixupdating锄dgravit)rcaIculation.Ultimatelyvehiclenavigationpar锄eterssuchaSattitude,veIocity锄dpositionwercgahed丘omIMUorigin“0bservations.Mathematicsplatfo眦isfomlcdinSrNStocarryoutsuⅣeyingaJldcalculatingpreciselythenavigationmoVementpar锄cterS.Theresultsarcpronetointe黟atewitllsimilarpammeters疔omGPStofilterprocessing.Pro可锄minghercbyc锄pmcessdatainengineeringapplicationKeywords:SINS;attitudematrix;coordinatetransfomation;mechanization;quatemion随着惯性技术与卫星导航定位技术的发展,由GPS/INs不同程度组合而成的定位定姿传感器已成为移动测图系统中确定载体轨迹和平台姿态的重要工具,其中GPs多用于定位而INS则用于测姿。

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《捷联惯性导航系统关键技术研究》篇一一、引言捷联惯性导航系统(SINS)是现代导航技术的重要组成部分,其利用惯性测量单元(IMU)来感知和计算导航信息,具有自主性强、抗干扰能力强等优点。

随着科技的发展,SINS在军事、民用等领域的应用越来越广泛,对其关键技术的研究也显得尤为重要。

本文将针对捷联惯性导航系统的关键技术进行研究,旨在为相关研究与应用提供参考。

二、SINS基本原理与组成SINS主要由惯性测量单元(IMU)、导航算法和数据处理单元等部分组成。

其中,IMU是SINS的核心部件,包括加速度计和陀螺仪等传感器,用于测量载体的加速度和角速度。

导航算法则根据IMU测量的数据,通过积分运算和坐标变换等手段,实现载体的姿态、速度和位置的解算。

数据处理单元则负责对导航算法输出的数据进行处理和优化,以提高导航精度和稳定性。

三、SINS关键技术研究1. IMU技术研究IMU是SINS的核心部件,其性能直接影响到SINS的导航精度和稳定性。

因此,IMU技术的研究是SINS关键技术之一。

目前,高精度、小型化、低功耗的IMU是研究的重点。

其中,光纤陀螺仪和微机电系统(MEMS)技术的发展,为IMU的小型化和低成本化提供了可能。

此外,为了提高IMU的测量精度和稳定性,还需要研究高性能的传感器技术和信号处理技术。

2. 导航算法研究导航算法是SINS的核心技术之一,其性能直接影响到SINS 的导航精度和实时性。

目前,常用的导航算法包括经典的最小二乘法、卡尔曼滤波算法等。

然而,这些算法在处理复杂环境下的导航问题时,往往存在精度不高、实时性差等问题。

因此,研究更加高效、精确的导航算法是SINS研究的重点。

例如,基于神经网络、深度学习等人工智能技术的导航算法,具有较高的应用潜力。

3. 数据处理与优化技术研究数据处理与优化技术是提高SINS导航精度和稳定性的重要手段。

目前,常用的数据处理技术包括数据滤波、数据融合等。

其中,数据滤波可以消除测量数据中的噪声和干扰,提高数据的信噪比;数据融合则可以将多种传感器数据进行融合,提高导航信息的可靠性和精度。

基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器

基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器

第3卷
ห้องสมุดไป่ตู้
n ) ) 式( 中, 4 8 C ~ 式( b 是从b 系到n 系的坐标系变换矩 b b 阵,即 S I N S 的姿态矩阵 ; ω i b 和f s f 分别表示陀螺测 n 量 的 角 速 度 和 加 速 度 计 测 量 的 比 力; v = n n n T n n n , , , 是 系下的惯导速度矢量 v v v n v v v E N U [E N U ]
1 2 1 ,WANG Y AN G o n m i n J i n l i n U X i n i g g ,ZHO y
( ,N ,X ’ ; 1 . S c h o o l o f A u t o m a t i o n o r t h w e s t e r n P o l t e c h n i c a l U n i v e r s i t i a n 7 1 0 0 7 2,C h i n a y y ,U ,S ) 2 . S c h o o l o f C i v i l a n d E n v i r o n m e n t E n i n e e r i n n i v e r s i t o f N e w S o u t h W a l e s d n e 2 0 5 2,A u s t r a l i a g g y y y : ) A b s t r a c t T r a d i t i o n a l s t r a d o w n i n e r t i a l n a v i a t i o n s s t e m s( S I N S s i m u l a t o r b a s e d o n u r e m a t h e m a t i c a l m o d e l c a n n o t r e - p g y p ,b a e r f l e c t t h e r e a l i t o f c o m l e x d n a m i c s o f a c a r r i e r . I n t h i s a s e d o n t h e a c t u a l f l i h t d a t a o f a n a i r b o r n e n a v i a t i o n s s t e m, p p y p y g g y r e c i s i o n h a s e l o b a l r e c i n a v i a t i o n a l o r i t h m s o f h i h c a r r i e r d i f f e r e n c e s n a v i a t i o n s a t e l l i t e s s t e m( GN S S) a n d m e d i u m -p -p - p g g g g g y ,a a r t i a l r i n c i l e s i o n i n e r t i a l m e a s u r e m e n t u n i t( I MU) a r e u s e d n d c o m b i n e d w i t h t h e f e e d b a c k o f K a l m a n f i l t e r a n d c u b i c p p p , , s l i n e i n t e r o l a t i o n m e t h o d t o e n e r a t e s m o o t h t r a e c t o r a r a m e t e r s . T h e n t h e s i m u l a t i o n o f i n e r t i a l s e n s o r s i s a c h i e v e d w i t h p p g j y p t h e i n v e r s e d S I N S a l o r i t h m,a n d t h e n e w a l o r i t h m c o n s i d e r s t h e i m a c t s o f a t t i t u d e c o n i n e r r o r a n d v e l o c i t s c u l l i n e r r o r g g p g y g c o m e n s a t i o n . N u m e r i c a l v e r i f i c a t i o n s o f a i r b o r n e f l i h t t e s t h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t t h e i n e r t i a l s e n s o r s i m u l a t o r h a s h i h a c c u - p g g ,a r a c a n d f r e u e n c c h a r a c t e r i s t i c n d c a n m e e t t h e h i h a c c u r a c S I N S r e u i r e m e n t s f o r s i m u l a t e d i n e r t i a l s e n s o r d a t a o o d - y q y g y q g s o u r c e a n d f r e u e n c c o m l e x i t . q y p y : ;S ; ;A K e w o r d s GN S S I N S s i m u l a t o r I n t e r a t e d n a v i a t i o n c t u a l f l i h t d a t a g g g y

无线定位系统在车-车通信中的应用及设计

无线定位系统在车-车通信中的应用及设计

无线定位系统在车-车通信中的应用及设计俞宗佐;郭改枝【摘要】The current wireless positioning system is applied to vehicle traffic,such as car to car communication and wire⁃less positioning system. According to the demand of car to car communication,the communication mode is decided,and the range⁃finding technology is used to calculate the positioning distance and locate the mobile node. The using of wireless position⁃ing system in car to car communication can ensure the vehicle safety under normal running and meet the positioning require⁃ment. In order to better analyze the application performance and advantages of wireless positioning system in car to car communi⁃cation,thedesign,application and other related contents of wireless positioning system in car to car communication are re⁃searched.%当前无线定位系统被应用于交通车辆通行等方面,例如车⁃车通信,无线定位系统,根据车⁃车通信需求,制定通信方式,利用测距技术进行定位距离计算,并进行移动节点的定位。

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