车载组合导航系统发展现状
车载组合导航系统发展现状
随着科学技术的不断发展,现代导航系统的种类越来越多,如: INS、全
球定位系统(GPS)、多普勒(Doppler)测速系统、奥米加导航系统(Omega),罗兰
系统(Loran),塔康系统(Tacan),还有天文导航(CNS)、地形辅助系统等,这
些导航设备都各有优缺点,精度和成本也不大相同。同时,由于各领域,尤其
是军事领域对导航信息量的要求越来越多,对导航精度的要求也越来越高。要
使系统性能得到提高,靠提高单一导航系统的精度,不仅在技术上难度很大,
而且在实际中效果也不十分明显,无法满足高精度要求的。若将多种导航系统
适当地组合起来,即可大大提高导航精度。
组合导航系统与单一导航系统的性能比较,具有以下优点
1) 组合系统中惯性导航系统的精度比单独使用惯性导航系统时要求的精
度低,能够降低惯性导航系统的成本,还可提高系统的可靠性和容错性能;
2) 组合导航具有余度的导航信息,可利用其余度信息检测出某个导航子
系统的故障,并隔离掉失效的子系统,然后将其余正常子系统重新组合(系统
重构),就能够继续完成导航任务。
因而在20世纪70年代,组合导航技术的出现使得这一问题有了完美的解决
方案,使其得到了迅速发展,并取得了令人瞩目的成就。它克服了单个导航系
统的缺点,取长补短,使组合后的导航精度高于各个系统单独工作的精度。
组合导航系统就是将具有不同特点的导航设备与导航方法进行综合,应
用计算机技术对多种导航信息进行融合处理,以提高整个系统的性能。它是一
种综合工程技术,涉及到各导航信息源相关设备技术、计算机技术、显示技术
以及控制系统、最优估计等理论。
目前,组合导航系统技术在工程实践中还必须解决以下问题: 在 导 航
信息大量冗余的情况下,计算量过大,实时性不能保证;导 航 子系统的增加
使故障率也随之增加,如果某一子系统出现故障而又没有及时监测出并隔离掉
时,故障数据会污染整个系统,使可靠性降低。
针对组合导航系统量测信息量多,数据处理困难这一特定问题,导航信息
的处理技术也从根据单个传感器所获得的数据集来进行的单一信息处理向多传
感器获得的多数据集的信息融合方向发展。
地磁导航关键技术研究
地磁导航关键技术研究
引言
随着科技的不断发展,导航技术在各个领域的应用越来越广泛。地磁导航技术作为一种利用地磁场进行定位和导航的技术,在军事、民用等领域都具有重要的意义和应用价值。本文将介绍地磁导航关键技术的应用和发展,以期为相关领域的研究提供参考。
地磁导航原理
地磁导航是利用地球磁场的地磁要素进行位置计算的一种导航方法。地球磁场由南极和北极向外扩散,形成了一个类似于磁铁的磁场。地磁导航系统通过感应地球磁场的变化,结合传感器的定位信息,可以计算出自身的位置。
地磁导航关键技术
1、传感器技术
地磁导航的核心是地磁传感器,它负责感应地球磁场的变化。目前,地磁传感器技术已经比较成熟,主要有以下几种类型:
(1)固态磁芯传感器:这种传感器采用磁性材料作为核心,感应地球磁场的变化,具有体积小、灵敏度高、可靠性好等优点。
(2)电磁感应传感器:这种传感器利用电磁感应原理感应地球磁场的变化,具有测量范围大、精度高等优点。
(3)地磁芯片传感器:这种传感器将地磁测量与惯性测量相结合,具有精度高、体积小、成本低等优点。
2、信号处理技术
地磁信号处理技术是地磁导航中的重要环节,主要对传感器输出的信号进行处理和分析,提取出有用的位置信息。信号处理技术包括滤波、放大、数字化等环节,对于提高导航精度和稳定性具有重要作用。
3、算法技术
地磁导航算法是实现位置计算的核心技术,它通过对地球磁场模型的分析和处理,结合传感器的测量数据,计算出位置信息。常见的算法包括最小二乘法、卡尔曼滤波器等。
地磁导航应用场景
1、海洋导航 在海洋导航领域,地磁导航技术可用于船舶、潜艇等水下设备的导航。由于海洋环境复杂多变,传统的卫星导航系统无法提供稳定的导航服务,而地磁导航则可以充分发挥其优势,提高水下设备的导航精度和稳定性。
2、陆地导航
在陆地导航领域,地磁导航技术可用于车辆、无人机等移动设备的导航。例如,在沙漠、丛林等复杂地形环境中,地磁导航可以有效地解决卫星导航信号遮挡和干扰问题,提高移动设备的导航性能。
卫星导航与惯性导航的组合应用
卫星导航与惯性导航的组合应用
在现代导航技术领域,卫星导航和惯性导航是两种常见且重要的导航方式。它们各自具有独特的优势和局限性,而将两者进行组合应用,则能够实现更精准、可靠和连续的导航服务,为众多领域带来了巨大的便利和发展机遇。
卫星导航,如我们熟知的 GPS、北斗等系统,通过接收卫星信号来确定用户的位置、速度和时间等信息。其优点显而易见,能够在全球范围内提供高精度的定位信息,而且使用方便,只要能接收到卫星信号,就能迅速获取导航数据。然而,卫星导航也存在一些不足之处。比如,在高楼林立的城市峡谷、隧道、深山等信号容易被遮挡或干扰的区域,卫星导航的性能可能会大打折扣,甚至无法正常工作。此外,卫星导航的更新频率相对较低,对于一些高速动态的应用场景,可能无法及时提供准确的实时信息。
惯性导航则是依靠测量物体的加速度和角速度来推算其位置和姿态的变化。它不依赖外部信号,具有自主性强、不受外界干扰、数据更新频率高、能够实时提供导航信息等优点。即使在卫星信号丢失的情况下,惯性导航系统仍能在短时间内保持较高的导航精度。但惯性导航也有其缺点,由于测量误差会随时间累积,长时间工作后,导航精度会逐渐降低。 正是由于卫星导航和惯性导航各自的特点,使得它们的组合应用成为一种理想的解决方案。这种组合能够充分发挥两者的优势,弥补彼此的不足,从而提供更全面、更可靠的导航服务。
在航空领域,卫星导航与惯性导航的组合应用尤为重要。飞机在飞行过程中,需要高精度、高可靠性的导航信息。在开阔的空域,卫星导航能够提供准确的位置和速度信息;而当飞机穿越云层、遭遇电磁干扰或在其他可能导致卫星信号丢失的情况下,惯性导航则能够确保导航的连续性和稳定性。例如,在飞机起飞和降落阶段,对导航精度的要求极高,此时组合导航系统能够发挥关键作用,保障飞行安全。
在航海领域,船舶在远航过程中,同样面临着复杂的导航环境。卫星导航可以为船舶提供在开阔海域的精确导航,但在靠近港口、穿越狭窄水道或者遇到恶劣天气时,卫星信号可能会受到影响。惯性导航的自主性和抗干扰能力能够在这些关键时刻发挥作用,与卫星导航相互配合,确保船舶的安全航行。
GPS在车辆上的应用现状与发展
4 传感器与微系统(Transducer and Microsystem Technologies) 2008年第27卷第1期
GPS在车辆上的应用现状与发展
林桑,赵又群
(南京航空航天大学车辆工程系。江苏南京210016)
摘要:对全球定位系统(GPS)近年来在车辆上的应用现状进行了归纳与总结,将GPS在车辆上的用途 分成几大类:定位导航、主动安全控制、智能交通与自动驾驶以及状态参数估计,并分别围绕这几大用途归 纳了相应的研究领域和研究进展,给出了一些应用实例;对GPS在车辆上应用所存在的问题进行了总结, 对以后的发展方向进行了展望。 关键词:全球定位系统;车辆;现状与发展 中图分类号:U463.6 文献标识码:A 文章编号:1000-9787(2008)01-0004-05
Present state and development of application
0f GPS in vehicle
LIN Fen,ZHAO You—qun (Department of Automotive Engineering,Nanjing University of Aeronautics and Astronautics,Nanjing 210016,China)
Abstract:The application of global positioning system(GPS)used in vehicle is summarized and discussed.The main purposes of GPS used in vehicle are sorted into several types:location and navigation,active safety control, intelligent transportation and automatic driving,state and parameter estimation.Corresponding research fields and developments are introduced according to the several aspects;some application examples are also given.The problems of the application of GPS system used in vehicle are summarized and the developments in the future are forecasted. Key words:global positioning system(GPS);vehicle;present state and development
车载GPSDR组合导航系统的DR算法
车载GPSDR组合导航系统的DR算法
摘 要:随着城市交通道路系统的日益复杂,人们对车辆定位精度的要求也越来越高。传统的车辆导航系统采用 GPS(全球卫星导航系统)技术对车辆进行定位,但在现代大都市环境中,由于树木、立交桥、楼群的遮掩,GPS 信号会经常出现失锁和多径效应,导致其定位精度大大降低。而航位推算技术(DR)有较强的独立性,同
GPS 定位技术形成较强的互补。因此对导航系统的DR算法的研究很有必要。
关键词:航位推算 加速度计 陀螺仪
0 引言
随着经济发展,汽车普及率越来越高,道路四通八达,城市间的交流日益频繁,人们活动范围不断增大。在人们游玩休闲、工作出行场所都已经不限于在自己熟悉的地域里,加上各种立交桥、环岛、隧道、高速公路的修建,在行车到丛林山区时,不熟悉路线,找不到方位和目的地的情况屡见不鲜,车载导航系统以可接受的价位成为随车基本配备。GPS系统是当今世界使用最广泛的卫星导航定位系统,无疑成为导航系统的核心。但GPS系统存在易受干扰、动态环境中可靠性差以及数据输出频率低等不足,因此GPS/DR组合导航系统[1]无疑是在提高导航信息的精准度方面的一个途径,特别在无GPS信号和GPS信号微弱不足以提高导航数据时,DR运行,当然也可以是GPS和DR一起运行,因为DR完全自主,保密性强,并且机动灵活,具备多功能参数输出,但是存在误差随时间迅速积累的问题,导航精度随时间而发散,不能单独长时间工作,必须GPS不断加以校准,GPS和DR两者取长补短,构成一个整体。本文主要介绍车载GPS/DR
组合导航系统[2]中的DR算法。
1 航位推算技术
航位推算技术[3](Dead Reckoning简称DR)是一种传统的跟踪导航算法,在获知载体当前时刻坐标位置的前提下,通过惯导元件取得的单位采样周期内载体移动的转向角和距离,进而可以推算出其在下一时刻的坐标位置。由此可见,获得载体的行驶速度和相对转角后,就可以通过航位推算算法计算出该载体的坐标位置。对于一般的航位推算系统来说,5%的行驶距离误差是可以满足车辆定位导航系统要求的。当前,航位推算系统测量载体运动速度的惯导元件主要包括多普勒雷达、里程仪和加速度计;获取载体航向角的惯导元件主要包括角速率陀螺、双差里程仪和磁罗盘。航位推算系统的惯导元件能够测量出正在行驶的车辆的速度、运行距离和方位,在短时间内这些惯导元件的精度较高,但是如果时间长了则需采取一些措施,来避免累积误差。航位推算系统相对于GPS导航系统而言,是一种自主定位技术。它的优点是通过自身集成的惯性传感器计算出汽车的速度和位置信息。但和其他基于惯导元件的定位算法一样,由于自身的误差积累,其定位精度将随着时间的增长而发散。 2 航位推算器件介绍
什么是组合导航技术
什么是组合导航技术
国外概况:
有三个重要前提推动了的发展:首先,远程/长航时以及武器投放、侦察/反潜
以及变轨控制等任务对导航系统提出了更高的要求;第二,现代控制理论的兴
起和发展,特别是卡尔曼滤波技术的出现,为组合导航提供了理论基础和数学
工具;第三,数字计算机的蓬勃发展为应用卡尔曼滤波方法解决组合导航问题提供了现实可行的条件。
在以惯性为基的机载组合导航系统中,可提供组合的典型传感器有:GPS
(或以后的Glonass)、多普勒、罗兰、星体跟踪器、数字地图、雷达高度表、
大气数据计算机、合成孔径雷达(SAR)和光电传感器等。
组合系统的优点可归纳如下:
1、能有效利用各子系统的导航信息,提高组合系统定位精度;
2、允许在子系统工作模式间进行自动转换,从而进一步提高系统工作可
靠性; 3、可实现对各子系统及其元件的校准,从而放宽了对子系统技术指标的
要求;
4、允许惯导系统进行空中对准和调整,有利于缩短惯导系统的地面对准
时间。
早期飞机主要靠目视导航。20世纪20年代开始发展仪表导航,30年代出现无
线电导航,40年代开始研制超短波的伏尔(VOR)导航系统,50年代惯性导航
进入飞机应用,50年代末多普勒导航问世,60年代开始使用远程无线电罗兰C
导航系统,60年代中"子午仪"卫星导航正式投入使用,70年代联合战术信息分
发系统(JTIDS)得到研制,80年代初出现地形辅助导航,80年代末GPS全球定位系统逐渐进入航空领域。与此同时,从80年代初以来至今,发挥不同导航
系统特点的组合导航逐渐得到应用且发展迅速。另外,在30年代无线电导航技
术问世之前,天文导航是各种航行体主要(甚至是唯一)的导航手段;但直到
今天,无文导航仍在使用,且多以与其它导航相结合的形式出现。
下面简介几种主要导航系统,以及它们与惯性系统组合的情况。
1、VOR/DME 近距无线电导航
VOR和DME是两种近距无线电测量系统。VOR为甚高频全向信标系统,测量飞机磁方位角;DME为测距系统,测量飞机与地面DME台间的斜距。DME作用
捷联惯导基组合导航研究与发展趋势
工程设备与材料
117工程技术研究 第7卷 总第109期 2022年3月
捷联惯导基组合导航研究与发展趋势
夏秀玮
哈尔滨工业大学(鞍山)工业技术研究院,辽宁 鞍山 114018
摘要:捷联惯导基组合导航具有精度高、可靠性高、实时性强等特点,在军事领域应用潜力大,但一直以来,传统的捷联惯导基组合导航存在的主要问题是实时性、可靠性和高精度难以高度兼容,因此限制了其应用发展。鉴于此,文章简要概述了捷联惯导基组合导航的原理和特性,综述了捷联惯导基组合导航的应用现状,并对捷联惯导基组合导航今后的发展趋势进行了展望,旨在为捷联惯导基组合导航在军事和民用产业的发展应用提供一定的理论指导。关键词:GPS;捷联惯导;组合导航Abstract: Strapdown Inertial Navigation System(SINS) based
integrated navigation has the characteristics of high pre-cision, high reliability and strong real-time performance, and has great application potential in the military field. However, the main problem of traditional Strapdown Inertial Navigation System based integrated navigation is that it is difficult to be highly compatible with real-time performance, reliability and high precision, which limits its application development. In view of this, this paper briefly summariz-es the principles and characteristics of Strapdown Inertial Navigation System based integrated navigation, summarizes its application status, and prospects its future development trend, aiming to provide some theoretical guidance for the development and application of Strapdown Inertial Navi-gation System based integrated navigation in military and civilian industries.Key Words: GPS, Strapdown Inertial Navigation System, in-
组合导航研究现状及发展趋势展望
2012年第1 ̄2期 (总第37 ̄38期) 达州职业技术学院学报 机电与信息技术
组合导航研究观状及爱屣遛夔展望
李东
(达州职业技术学院,四川达州635001)
【摘要】GPS定位系统在城市使用时由于GPS信号阻塞和衰减而引起较大的定位误差,无法实现车
辆连续、高精度的导航定位。所以必须采用辅助手段来弥补单独GPS定位的不足,采用GPS/DR组合定
位可获得较高的定位精度和可靠性。本文探讨了GPS/DR组合导航研究现状及发展趋势。
【关键词】GPS/DR组合;导航定位;研究现状;发展趋势
0前言 随着经济的飞速发展,机动车的拥有量快速增
长。但道路的增长相对滞后,为避免造成交通拥堵
和环境恶化,大力发展智能交通系统(ITS)已成为 解决交通问题的唯一行之有效的出路 1。ITS技术
可利用全球定位系统(GPS)作为车辆定位技术,借
助电子地图等手段,灵活选择最佳路径,保证城市
道路系统负荷的均匀性,改善交通状况。但是,城市
GPS车辆定位所受到的制约因素较多,如建筑物、
公路隧道、沿街道旁的树木遮盖、水塔、广播塔等都
能造成GPS信号阻塞和衰减。如城市单独使用
GPS定位系统,其定位精度无法得到保障,所以必 须采用辅助手段来弥补单一GPS定位的不足。目
前,人们主要采用其他导航系统来辅助卫星导航系
统形成的组合导航来解决这些问题。 1 GPs导航定.位的补偿方法
为了满足导航定位对精度和连续性的要求,人
们采用辅助手段来补偿GPS定位的缺 21。GPS
车辆导航定位要解决的主要问题就是寻求有效的
检测GPS定位误差(多是因为多路径效应引起的),
并且在GPS不能定位时自动转换为其他具有故障 检测和剔除能力的导航方法,以实现车辆连续、高
精度的导航定位。
已经采用的补偿手段有航位推算DR(Dead
Reckon),惯性导航INU(Inertial Navigation Unit),
无线电信标RB(Radio Beacon),地图匹配MM (Map Matching),差分GPS(DGPS,diferential
车载组合导航系统发展现状
车载组合导航系统发展现状
随着科学技术的不断发展,现代导航系统的种类越来越多,如: INS、全
球定位系统(GPS)、多普勒(Doppler)测速系统、奥米加导航系统(Omega),罗兰
系统(Loran),塔康系统(Tacan),还有天文导航(CNS)、地形辅助系统等,这
些导航设备都各有优缺点,精度和成本也不大相同。同时,由于各领域,尤其
是军事领域对导航信息量的要求越来越多,对导航精度的要求也越来越高。要
使系统性能得到提高,靠提高单一导航系统的精度,不仅在技术上难度很大,
而且在实际中效果也不十分明显,无法满足高精度要求的。若将多种导航系统
适当地组合起来,即可大大提高导航精度。
组合导航系统与单一导航系统的性能比较,具有以下优点
1) 组合系统中惯性导航系统的精度比单独使用惯性导航系统时要求的精
度低,能够降低惯性导航系统的成本,还可提高系统的可靠性和容错性能;
2) 组合导航具有余度的导航信息,可利用其余度信息检测出某个导航子
系统的故障,并隔离掉失效的子系统,然后将其余正常子系统重新组合(系统
重构),就能够继续完成导航任务。
因而在20世纪70年代,组合导航技术的出现使得这一问题有了完美的解决
方案,使其得到了迅速发展,并取得了令人瞩目的成就。它克服了单个导航系
统的缺点,取长补短,使组合后的导航精度高于各个系统单独工作的精度。
组合导航系统就是将具有不同特点的导航设备与导航方法进行综合,应
用计算机技术对多种导航信息进行融合处理,以提高整个系统的性能。它是一
种综合工程技术,涉及到各导航信息源相关设备技术、计算机技术、显示技术
以及控制系统、最优估计等理论。
目前,组合导航系统技术在工程实践中还必须解决以下问题: 在 导 航
信息大量冗余的情况下,计算量过大,实时性不能保证;导 航 子系统的增加
使故障率也随之增加,如果某一子系统出现故障而又没有及时监测出并隔离掉
时,故障数据会污染整个系统,使可靠性降低。
智能车辆导航技术的研究现状与发展趋势
目录
引言 ...................................................................... 1
1智能车辆导航系统概述 .................................................... 1
1.1智能车辆的定义及概述 ................................................ 2
1.1.1智能车辆的研究意义 ............................................... 2
1.1.2智能车辆的产生与发展 ............................................. 3
1.2智能车辆中几个关键技术 .............................................. 5
1.2.1感知技术 ......................................................... 5
1.2.2决策技术 ......................................................... 5
1.2.3控制技术 ......................................................... 5
1.2.4车辆定位与路径规划 ............................................... 5
1.2.5其它 ............................................................. 6
1.3智能车辆导航技术 .................................................... 6
车载导航系统的现状与发展
概述
全球卫星定位系统(Global Positioning system,简称GPS)是随着现代科学技术的发展而建立起来的一个高精度全天候和全球性的无线电导航、定位、定时的多功能系统。GPS最初应用于军事领域,近年来,逐渐向民用领域开放,广泛应用于车辆导航、个人用户、跟踪定位、测绘、探矿、地震、气象、GIS、航空、航海、军事等方面,其中,车辆导航领域的市场份额最大、增长最快。2000年日本已有160万部汽车采用GPS的导航系统。预计在2003年日本所销售的汽车中,将有40%装有车载导航终端,GPS产业将有可能成为本世纪新的经济增长点之一。
由于具有巨大的市场潜力和不可估量的发展前景,日本几乎所有的汽车生产厂家都参加了这一高科技角逐,仅近几年投入市场的新系统就有30多个,例如日本的宏达、尼桑、本田、马自达、三菱以及松下、先锋、阿尔派、健伍等公司都已开发出自己的车载导航产品。
汽车工业已成为中国的支柱产业,汽车在中国人民日常工作和生活中起的作用也越来越突出。如果中国轿车的10%装上导航系统,就会有数亿的利润。但是在国内,车辆导航产品的市场才刚刚启动,谁能尽早将产品推向市场,谁就越有可能占领市场的先机。与其它产品不一样,由于各个国家在 道路状况、地图等方面的情况各不相同,所以在开发产品时,各国都是根据本国的实际情况,开发适于本国使用的产品,即产品不通用。目前国内已有部分厂商和研究单位推出了一些车载导航定位系统,但要么由于技术简单,定位精度不够,要么由于成本昂贵,不能为一般用户所承受,因而不能在 实际车载系统中得到广泛的应用。要将这种系统实用化,则必须在提高精度的同时大幅度降低成本。
车载导航系统的现状
利用全球卫星定位系统(GPS)信号进行汽车导航,根据采用的硬件平台不同,可分CAR-PC 车载导航系统、DVD汽车导航仪、基于掌上电脑的车载导航仪及其它形式的导航仪等。
1、 CAR-PC 车载导航系统
