惯性组合测量方法

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GPS与惯性导航系统的组合定位方法与精度评定

GPS与惯性导航系统的组合定位方法与精度评定GPS（全球定位系统）和惯性导航系统（INS）都是现代导航领域中常用的定位技术。

然而，它们各自都存在一些限制，譬如GPS在城市峡谷地区存在信号遮挡问题，而INS则容易产生漂移误差。

为了克服这些限制，研究人员发现将GPS和INS通过组合定位方法结合使用，可以提供更准确和可靠的定位结果。

首先，我们来了解GPS定位技术。

GPS系统是由一组卫星和接收器组成的，工作原理是通过测量接收器和卫星之间的距离来确定接收器的位置。

然而，由于地面建筑物和天气条件的限制，GPS的定位精度可能受到一定的影响。

特别是在高楼大厦聚集的城市地区，建筑物会遮挡卫星信号，导致定位误差增加。

此外，恶劣天气条件如大雨、大雪等也会对GPS信号产生干扰，进一步降低了定位的准确性。

然而，惯性导航系统可以弥补GPS的不足之处。

INS由加速度计和陀螺仪等传感器组成，可以通过测量加速度和角速度来推断航向和位移。

与GPS不同，INS并不依赖于外部信号，因此不受天气和建筑物遮挡的影响。

然而，INS在使用时间越长，误差也会越来越大。

这是由于惯性传感器的漂移问题导致的。

因此，INS的定位结果并不是完全可靠的。

为了充分利用GPS和INS的优势，研究人员提出了一种组合定位方法，即将两者的定位结果进行融合。

这种方法通过使用卡尔曼滤波（Kalman Filter）算法来整合GPS和INS的信息。

卡尔曼滤波是一种数学算法，能够根据系统的动态模型和不确定性信息，进行估计和修正。

在组合定位中，卡尔曼滤波可以将GPS和INS的定位结果进行加权融合，从而得到更精确的定位值。

组合定位的过程可以简单描述为以下几个步骤：首先，根据GPS接收器的测量值，计算出当前位置的估计值。

然后，根据INS的测量值，根据运动方程和初始条件推断位置和速度的改变量。

接着，根据两种传感器的测量精度和不确定性信息，使用卡尔曼滤波算法来融合GPS和INS的定位结果。

imu和里程计融合算法

imu和里程计融合算法
IMU和里程计融合算法是一种用于提高导航定位精度和可靠性的技术。

这种算法主要通过组合IMU（惯性测量单元）和里程计（轮速传感器）的数据来进行。

IMU可以测量出物体的加速度和角速度，通过这些数据可以推算出物体的姿态和位置信息。

里程计则可以测量出车辆的行驶距离和方向，也可以提供车辆的位置信息。

当这两种传感器数据融合时，就可以利用它们各自的优势来提高导航定位的精度和可靠性。

例如，当GPS信号中断或质量不佳时，IMU 和里程计的数据可以用来进行辅助定位，提高导航的可靠性。

同时，通过融合这两种传感器的数据，还可以减小单独使用一种传感器时可能出现的误差，从而提高导航的精度。

具体实现上，IMU和里程计融合算法可以采用卡尔曼滤波器等优化算法来进行数据融合。

这些算法可以对传感器数据进行预处理，消除噪声和异常值的影响，同时对传感器的误差进行补偿和校正，从而得到更加准确和可靠的位置信息。

总的来说，IMU和里程计融合算法是一种有效的技术，可以提高导航定位的精度和可靠性，特别是在GPS信号不佳的情况下。

未来随着传感器技术和数据处理技术的发展，这种算法的性能将会得到进一步提升。

基于MEMS的惯性测量组合设计与实现

基于MEMS的惯性测量组合设计与实现
李旬;李宏;高志勇;余胜义
【期刊名称】《自动化与仪表》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】随着MEMS技术的不断发展与成熟,低成本、安装体积小、中精度的惯性测量组合在实际应用中具有重要价值。

该文设计了一种基于MEMS的惯性测量组合,该组合由微机械陀螺、加速度计、电源模块和电路板等组成,利用数字信号处理(digital signal processing,DSP)芯片对微机械陀螺和加速度计的信号进行采集,通过建立误差模型进行误差标定补偿,标定后的组合能够实时对外输出三轴角速度和加速度等传感器信息。

经试验验证,该标定方法能够修正惯性测量组合的安装误差,精度指标可以满足实际使用需要。

【总页数】5页(P126-129)
【作者】李旬;李宏;高志勇;余胜义
【作者单位】北京航天发射技术研究所;中国人民解放军93160部队
【正文语种】中文
【中图分类】TP212
【相关文献】
1.旋转弹用MEMS惯性测量组合数据硬回收系统设计
2.基于MEMS传感器惯性测量单元设计与实现
3.基于GPS/MEMS惯性传感器的车载组合惯导系统的设计
实现4.基于MEMS传感器的弹载数字惯性测量组合设计5.基于MEMS技术的微型惯性测量组合
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一种惯性测量与距离组合的定位修正方法研究

中图分类号：ＴＮ９６７．２文献标识码：Ａ国家标准学科分类代码：４６０．４０
Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎａｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｉｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｉｎｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｗｉｔｈｄｉｓｔａｎｃｅ
ＲｅｎＣｈｕｎｈｕａ，ＣｈｅｎＣａｎ，ＷａｎｇＭａｎｘｉ，ＬｕＹｏｎｇｌｅ，ＬｉＬｅｉｌｅｉ
（．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯ，ｔｏ — ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｓｙｓｔｅｍ，ＭｉｎｉｓｔｙｒｆＥｏｄｕｃａｔｉｏｎ，ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ，１０００３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｔｔａｅＬａｂｏｒａｔｏｙｒｆｏＣｏｍｐｌｅｘＥｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃＥｎｖｉｒｏｎｎｅｎｔＥｐｐｅｃｔｓｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒａｔｍｉｏｎＳｙｓｔｅｍ（ＣＥＭＥＥ），Ｌｕｏｙａｎｇ４７１００３，Ｃｈｉｎａ）
ｐｏｉｎｔａｎｄｔｈｅｍｕｔｕａｌｄｉｓｔａｎｃｅｓａｍｏｎｇｔｈｅｃａｒｒｉｅｒｓ，ａｎｄｗｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｇｉｖｅｎｂｙｔｈｅｉｎｅｒ－

惯测组合高低温环境简易标定方法

张红良，武元新，吴文启，查亚兵
（防科学技术大学机电工程与自动化学院。沙国长摘４０７）１０３要：简化惯性测量组合（ＭＵ）低温标定过程，于输入输出物理量模相等的原理，出了一种高低温为Ｉ高基提
定法的有效性。
关键词：性测量组合；定；低温惯标高中图分类号：２９３７Ｖ４．２文献标志码：Ａ
ＡｄｃｄＣａｉｒｔｏｅｈｄｆｒＩｒｉｌＭｅｓｒｍｅｔＲｅｕｅｌｂａｉｎＭｔｏｏｎｅｔａａｕｅｎ
ＵｎｉｓａｆｅｅｍｐｅａｕｅｔｔＤｉｆｒｎｔＴｅｒｔｒｓ
ＺＨＡＮＧｎｌｎＨｏｇｉｇ．ＷＵａｘｎ。ＷＵｅｑ，ＺＨＡｂｎａＹｕｎｉＷｎｉＹａｉｇ（ｌｇｆＭｅｈｔｏｉａｄＡｕｏｔｏＣｏｌｅｏｃａｒｎｃｎｔｍａｉｎ，ＮａｉｎｌＵｎｖｒｉｙｏｆｎｅＴｅｈｏｏｙＣｈｎｓａ４０７Ｃｈｎ）ｅｔｏａｉｅｓｔｆＤｅｅｓｃｎｌｇ，ａｇｈ１０３，ｉａ
ｔｉａｅｒｐｓｓｆｒｄｃｄｃｌｒｔｎｍｅｈｄｂｓｄｏｈａｔｔａｈｏｍｆｏｔｕｓｉｅｄｌＯｔｅｍａｎｔｄｆｉｐｔｏｈｓｐｐｒｐｏｏｅｅｕｅａｉａｉｔｏａｅｎｔｅｆｃｈｔｔｅｎｒｏｕｐｔｓｑａｔｈｇｉｕｅｏｎｕｓｆｒｌｂｏａＭＵ．ＷｅａｓｅｉｅｈｅｔｃｌｒｔｎｓｈｍｅｆｒＩＵｓｗｈｓｙｏｃｐｒａｎｃｅｅｏｔｒｔｉｄａｅｂｔｌｓｒｎＩｌｏｄｒｖｄｔｅｂｓａｉａｉｃｅｏＭｂｏｏｅｇｒｓｏｅｔｉｄａｄａｃｌｒｍｅｅｒａｒｏｈａｍｏｔ — ｏ

机抖激光陀螺捷联惯性测量组合的标定方法研究

２３消除抖动误差标定加速度计．
在机抖激光陀螺捷联惯导系统中，陀螺的机械抖动会引起整个惯导组合的小幅振动。，。带来加速度计的输出误差。因此，在标定加速度计的过程中，应考虑陀螺抖动带来的误差影响，并采取措施在标
ｔｅｃａａｔｒｓｉｆｔｅｏｔｕｒｏｎｔｅａｃｌｒｍｅｅｎｙｏｂｙｔｃａｉａｉｈｒｎｆｌｓｒｈｈｒｃｅｉｔｃｏｈｕｐｔｅｒｒｉｈｃｅｅｏｔｒａｄｇｒｈｅｍｅｈｎｃｌｄｔｅｉｇｏａｅｇｒｓａａｙｅｙｏｉｎｌｚｄ．Ｒｅｖｎｈｉｈｒｅｏｓｎｃｓａｙｔｍｐｏｅｔｅｃｌｒｔｏｃｕａｙｍｏｉｇｔｅｄｔｅ－ｒｒｉｅｅｓｒｏｉｒｖｈａｉａｉｎａｃｒｃ．ｂ
激光陀螺捷联惯性测量组合（ＳＭＵ）激光陀ＬＩ是
螺捷联惯性导航系统的核心部件，准确度在很其大程度上决定着激光陀螺捷联惯性导航系统的准确度。在ＬＩＳＭＵ现有准确度水平上进行标定，过标通
动误差影响，高了标定准确度。提
作者简介：娟妮（９１一）女，读硕士研究生，究方向：联惯测技术。张１８，在研捷
第６期
机抖激光陀螺捷联惯性测量组合的标定方法研究
Ａ—— 比力（加速度）沿组合坐标系的分量，止时静为对应的重力加速度ｇ的比力沿组合坐标系的分量；ｏ（，，ｏ（，）ｅｓｊＺ）ｃｓｊＸ）ｅｓｊＹ，ｏ（， —— 加速度计敏

微惯性测量组合系统的设计

微惯性测量组合系统的设计
岳凤英;李永红;王恩怀
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2008(027)001
【摘要】介绍了一种微惯性测量组合(MIMU)系统的设计方法.该系统由电源模块、数据采集模块和数据处理模块组成.数据采集模块用16位高精度 AD 和浮点放大器采集 MIMU 输出信号;数据处理模块采用高速单片机和嵌入式计算机进行数据处理.还介绍了数据采集的软件设计.该系统结构简单,为捷联系统的小型化提供了一种新
的思路.经实际应用表明:该系统合理可行.
【总页数】3页(P96-98)
【作者】岳凤英;李永红;王恩怀
【作者单位】中北大学,山西,太原,030051;中北大学,山西,太原,030051;中北大学,
山西,太原,030051
【正文语种】中文
【中图分类】U666.12
【相关文献】
1.微惯性测量组合的计算机辅助设计系统的设计与应用 [J], 徐苛杰;陈明;刘宗玉;
潘金艳
2.一种微惯性测量系统设计研究 [J], 秦辉;史步海
3.陀螺和加速度计微惯性测量系统设计 [J], 李慧;范锦彪
4.基于组合微惯性测量元件的人体动作检测系统设计 [J], 张继光;羊彦;李伟
5.旋转弹用微惯性测量组合数模混合信号采编系统设计 [J], 景增增;李杰;范成叶;刘俊
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高精度GNSS与惯性导航融合定位算法研究

高精度GNSS与惯性导航融合定位算法研究随着现代定位技术的发展，高精度定位对于许多领域来说都变得越来越重要。

全球导航卫星系统（GNSS）是一种常见的定位技术，但它在城市峡谷、高楼大厦密集区域和室内等环境下的性能受到限制。

惯性导航是另一种定位方法，通过利用加速度计和陀螺仪等惯性传感器来测量移动物体的加速度和角速度，从而实现高精度的定位。

然而，惯性导航的一个主要问题是存在漂移，导致定位误差随时间的增长。

为了克服GNSS和惯性导航各自的局限性，研究者们提出了高精度GNSS与惯性导航融合定位算法。

该算法通过将两种定位技术的测量结果进行融合，综合利用它们的优点，从而提高定位的精度和鲁棒性。

该算法的核心是通过传感器融合技术将GNSS和惯性导航的测量结果进行组合。

传感器融合技术利用卡尔曼滤波器或扩展卡尔曼滤波器等算法，将两种测量结果进行加权组合，得到更准确和可靠的定位结果。

在融合过程中，需要考虑到两种测量结果之间的误差特性和相关性，以及各自的更新速率。

此外，还可以采用其他方法如粒子滤波器、支持向量机等来实现传感器融合。

在高精度GNSS与惯性导航融合定位算法中，惯性导航可以提供实时的高频率定位信息，而GNSS则可以提供全球范围内的位置信息。

这样的融合可以有效地克服GNSS信号受阻的问题，提高定位的可用性和可靠性。

此外，由于GNSS定位结果的长期稳定性较好，融合后的定位结果也能够有效地降低惯性导航的漂移误差。

高精度GNSS与惯性导航融合定位算法在许多应用领域具有广泛的应用前景。

例如，在自动驾驶汽车中，精确的定位是实现汽车导航，避障和路径规划的关键。

通过融合GNSS和惯性导航，可以提供高精度和实时的定位信息，使自动驾驶汽车可以准确地感知周围环境并做出安全决策。

此外，在航空航天领域，高精度的定位对于飞行控制和导航非常重要。

融合GNSS和惯性导航可以提供航空器位置的准确信息，确保飞行安全。

然而，高精度GNSS与惯性导航融合定位算法仍面临一些挑战。

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惯性组合测量方法
无陀螺惯性测量组合是指惯性测量组合中不使用陀螺测量角速度,而是利用线加速度计测量线加速度的同时,根据线加速度计的空间位置组合解算出角速度,从而得到惯性测量的全部参数,达到惯性导航的目的。

加速度计是无陀螺惯性测量组合的核心元件，然而加速度计在实际使用中不可避免的存在多种误差，其中有器件本身误差项刻度因子误差、偏置、噪声以及安装误差，包括位置误差和方位误差，仿真结果表明，它们是加速度计输出误差的主要来源。

本设计在12加速度计惯性测量组合实物模型及硬件采集电路的基础上，主要对加速度计的刻度因子，固定偏置，噪声以及加速度计的方位误差和安装误差进行分析并进行补偿。

该系统通过硬件采集电路将原始加速度计阵列输出的模拟信号转换成数字信号，并存储到FLASH存储器中，然后将数据通过USB接口传回计算机。

通过软件进行数据的分析和处理。

实验系统采用4个三轴加速度计ADXL330构成的加速度计阵列来敏感加速度信号，按照上述配置方案进行配置。

信号采集部分主要采用FPGA-XC2S30作为中心控制单元，运用高精度运算放大器OPA4340构建信号调理电路，以两片16位、六通道同步A/D转换器ADS8365完成十二路模拟信号的转换，最大同步转换速率可以达到250kSPS。

整个系统由FPGA控制控制FLASH存储器将转换后数据进行存储，并完成包括电源管理、数据采集、存储及读数操作。

另外，通过VC++6.0编制的上位机软件实现数据采集处理。

该方案中应用了四片三轴加速度计传感器ADXL330,其三个敏感轴互相垂直，分别安装在惯组质心、X轴、Y轴和Z轴正向，其位置和敏感方向如图所示。

在图中，A1～A12代表加速度计1～12的敏感方向。

加速度计1～12的安装位置向量表达式分别为：[0;0;0]、[r;0;0]、[0;r;0]、[0;0;0]、[0;0;r]、[0;r;0]、[0;0;0]、[0;0;r]、[r;0;0]、[0;0;r]、[r;0;0]、[0;r;0]，r为距离质心的距离,其值为0.041米。

加速度计1～12的安装方
位向量表达式分别为：[0;0;1]、[0;0;1]、[0;0;1]、[1;0;0]、[1;0;0]、[1;0;0]、[0;1;0]、[0;1;0]、[0;1;0]、[0;0;1]、[1;0;0]、[0;1;0]。

由于每个加速度计只敏感一个方向的比力，加速度计在某个方向上的输出应乘以此方向的方向余弦，设此方向余弦为,可得任意一点的比力为：
根据该方案解算出的各项分别为：
（1）
由式（6）可得出刻度因子。

通过试验计算并对加速度计输出结果进行补偿。

设三轴转台转动角度分别为：外框0，中框0，内框25°，则12加速度计输出理论值为：
下图为加速度计在静态环境下输出理论值，实际值和补偿后的实际值的对比效果图。

上图中给出了加速度计1，4，7的输出曲线，通过补偿，输出精度提高了将近一个数量级，因此说明该方法是有效的。

无陀螺惯性测量组合系统对加速度计的输出误差极为敏感，当加速度计的输出存在很小的误差，就会导致姿态解算的精度大大降低。

加速度计的输出误差是不可避免的，因此，需要建立更加合适的误差输出数学模型，进一步减小输出误差，为下一步的姿态解算打下坚实的基础。