利用联邦滤波器设计SINS／RDSS／GPS组合导航系统

介绍了Garlson提出的分布式联邦滤波理论，讨论了两类系统设计类型和四种配置模式的特征。首次提出SINS／RDSS／GPS组合导航的设想，并对各子系统特点进行了探讨和对SINS／RDSS子系统进行了建模，建议在实际开发中采用NR配置模式，该模式属于A类联邦滤波系统。通过算例验证了NR模式融合结果的近似最优性、优良的容错性和故障探测能力。     

SINS／GPS级联组合滤波新算法

针对级联式SINS／GPS导航系统中组合滤波器的测量噪声与系统噪声的相关问题，提出了一种相关程度未知条件下的估计量最优融合算法，并由此得到了一个顾及噪声相关性的的卡尔曼滤波新算法；通过对一套SINS／GPS数据的计算，证明了新算法是成功的。     

SINS／GPS级联组合滤波新算法

针对级联式SINS／GPS导航系统中组合滤波器的测量噪声与系统噪声的相关问题，提出了一种相关程度未知条件下的估计量最优融合算法，并由此得到了一个顾及噪声相关性的卡尔曼滤波新算法；通过对一套SINS／GPS数据的计算，证明了新算法是成功的。     

六、测量仪器

CH20020666 利用联邦滤波器设计 SINS/RDSS/GPS 组合导航系统/刘广军(信息工程大学测绘学院)∥武汉大学学报信息科学版.—2001(5).—441～445,458介绍了 Carlson 提出的分布式联邦滤波器理论,讨论了两类系统设计类型和4种配置模式的特性。首次提出SINS/RDSS/GPS 组合导航的设想,并对各子系统特点进行了探讨和对 SINS/RDSS 子系统进行了建模,建议在实际开发中采用 NR 配置模式,该模式属于 A 类联邦滤波系统。通过算例验证了 NR 模式融合结果的近似最优性、优良的容错性和故障探测能力。图5参16     

弹道导弹的GNSS/SST/SINS组合导航系统研究

提出一种组合导航方案，该方案在硬件上采用全捷联的结构，在算法上将捷联星光跟踪仪（strapdown startracker，SST）的姿态信息，高动态GNSS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波，全面提高导航精度。设计并实现了弹道导弹GNSS／SST／SINS组合导航系统实时仿真平台，仿真结果表明了该组合方案的稳定、可靠性。     

基于GPS软件接收机的SINS／GPS紧组合系统仿真

为了系统验证SINS／GPS紧组合系统的性能,基于GPS软件接收机,进行了仿真系统构建。仿真系统由轨迹发生器、GPS中频信号模拟器、IMU信号模拟器、GPS软件接收机、SINS导航解算模块、组合滤波算法和导航性能分析模块等部分构成,其中详细设计了GPS软件接收机中的捕获和跟踪算法、SINS解算以及基于伪距和伪距率的组合滤波算法。仿真结果表明：紧组合导航系统收敛性较好,能够一定程度上抑制惯导系统误差的积累,有较好的导航性能。设计的该系统满足紧组合导航系统性能验证的需要,也为后续的超紧组合研究奠定了良好的基础。     

三星定位性能分析及其与SINS的融合方法

针对三星定位技术,本文首先分析其定位算法,并推导其误差分布模型。同时根据输出信息的特点,给出三星定位与SINS（捷联惯性导航系统）进行组合的算法。然后,对三星定位系统的定位误差特性进行仿真试验,从而揭示该系统的误差分布特性。最后,对三星定位／SINS组合系统进行半实时的静态与动态试验,组合结果证明该组合系统定位精度良好,在中纬度区域接近于GPS的精度。     

异步联邦UKF的GNSS／SINS／摄影定位组合导航算法仿真

在飞行器进近过程中,为了提高组合系统的导航精度,针对传统联邦滤波器对非线性系统模型易导致滤波发散问题.分析了两种导航方式的优缺点,提出了基于卫星导航／惯性导航／摄影测量(GNSS／SINS／Photogrammetry)的组合导航联邦滤波算法,并推导了系统误差模型.该算法取长补短利用联邦无迹卡尔曼滤波器将GNSS定位和摄影定位、定姿精度高的优势对SINS进行在线误差估计.针对多传感器非等间隔数据采样问题,采用时间与量测更新分离的异步非等间隔联邦滤波算法进行信息融合,并对滤波器结构进行改进以减少算法复杂度.仿真实验证明基于联邦UKF的组合导航系统较传统联邦滤波算法位姿精度有明显的提高,且系统鲁棒性也有一定的增强.      

联邦滤波理论及其在INS／GPS／RDSS组合导航系统设计中的应用

全面系统地介绍了Calson提出的分布式联邦滤波器理论，给出了完整的信息分配与融合滤波流程及相应公式，讨论两类系统类型和四种设计的特性。首次提出INS／GPS／RDSS组合导航的设想，并对各子系统特点进行了探讨和对INS／RDSS子系统进行了建模，建议在实际开发中采用NR设计，该设计属于A类FKF系统。通过算例验证了NR模式融合结果的最佳性及优良的容错能力。     

基于Potter算法的6PS／SINS组合导航数据处理

标准Kalman滤波存在因预报方差Bk/k-1失去对称正定性而引起的发散问题,研究了基于Potter算法的平方根滤波进行GPS／SINS组合导航数据处理的方案,对精对准和松组合做了测试,结果表明,使用简单的对称化操作和Potter算法都能得到稳定的数值解,而Potter算法具有无需矩阵求逆及数值表达精度高的优点,是解决组合导航数据处理中滤波发散的一种有效方法。     

传感器位置条件的自适应卡尔曼滤波及其应用

当多个传感器安装于同一载体之上,构成组合导航系统时,必然存在位置约束关系,当定位传感器等于或多于三个时,会产生多个这样的关系。利用这些条件,采用传统的约束滤波算法可以提高组合定位系统的整体精度,但有时也会造成高精度传感器的精度损失。本文中将这些位置约束条件看作观测量,通过设计适当的权矩阵,并结合自适应卡尔曼滤波算法,提出了一种用于提高传感器滤波精度的方法,并和传统的约束滤波算法进行了比较。仿真计算表明:在各传感器精度相当时,该算法可以提高各个传感器的精度,并和传统的约束滤波算法等效;当各传感器精度不同时,该算法仍然可以提高高精度传感器的滤波精度或保证高精度传感器的滤波精度不受损失。     

基于提升小波的影像变换与匹配

从第二代小波即小波提升方法出发,研究了一种反对称小波的影像变换算法、导出了其更新函数,并与线性提升算法进行了比较,结果表明,该算法不仅具有在位计算的特性,而且能够更好地突出影像边缘特征,为影像匹配提供了丰富的信息。在实时影像匹配中,同时采用了低频信息和高频分量,构成了多窗口匹配算法,试验证明,该算法能够提高匹配的效率和可靠性。     

基于RANSAC的坐标系转换抗差算法研究

空间坐标转换在大地测量、工程测量等领域应用广泛．在利用公共点求解坐标转换参数时,针对公共点中混有多粗差点的情形,给出了基于罗德里格矩阵的坐标系转换模型,并在此基础上提出了基于随机抽样一致性(RANSAC)算法粗差剔除的坐标系转换抗差估计．最后利用仿真数据对该算法进行了验证,同时将该抗差算法与基于IGG3方案的最小二乘抗差估计算法进行了比较．算例结果表明,在20个仿真公共点数据中(仿真多组数据),当粗差点个数超过公共点总数的3／10时,基于IGG3方案的最小二乘抗差算法失效,而基于RANSAC的抗差算法在粗差点个数达到公共点总数的1／2时,依然能保证坐标转换的精度．该抗差算法将RANSAC算法的思想应用到坐标系转换上,有效地剔除了公共点中混有的大量粗差点.      

大射电望远镜馈源系统精调平台位置基准标定

Stewart并联机构作为大射电望远镜馈源系统的二次精调平台,由于馈源舱体的运动特性,精调平台的位置基准在测量坐标系下不断变化。针对大射电望远镜馈源系统精调平台位置基准的实时确定,给出了实用的测量方案及解算模型。在大射电望远镜馈源索支撑系统50 m缩比模型实验中得以应用。     

基于抗差EKF的GNSS/INS紧组合算法研究

提出了GNSS/INS紧组合导航的抗差EKF算法,采用21状态GNSS/INS紧组合状态方程,根据多余观测分量及预测残差统计构造抗差等价增益矩阵,建立抗差EKF算法,通过迭代给出GNSS/INS组合导航的抗差解,并开发GNSS/INS紧组合导航模拟平台,通过对观测值加入单粗差、多粗差及缓慢增长三类误差,测试本文算法对不同粗差的抑制能力。分析表明,抗差EKF可以将三类粗差抑制在相应观测值的残差中,达到削弱其对状态参数估计的影响。本文算例证明,抗差EKF算法可将导航解的误差精度从dm级提高为cm级甚至mm级,导航精度及可靠性得到明显提高。     

WiFi指纹定位的一种新组合算法

探讨AP选取策略和贝叶斯位置估计算法对基于RSS的WiFi室内定位技术位置估计精度的影响。国内外学者分别对AP选取算法和贝叶斯位置估计算法进行了大量的研究。为了进一步深入研究不同算法的优劣性,利用组合优化的思想对不同算法进行组合,通过找出最优算法组合从而提升WiFi室内定位系统的性能。基于互信息最小化的AP选取策略和考虑AP相关性的贝叶斯位置估计算法,提出一种新的WiFi指纹定位组合算法。实验分析表明:新算法具有良好的实用性和定位性能。     

供水管网地理信息系统中爆管分析的算法研究

爆管关阀分析是供水管网地理信息系统中重要的空间分析功能之一,目前已建系统的爆管分析功能存在着算法繁琐或功能简单、不具通用性等缺点。本文以高质量的源数据为基础,根据系统和爆管分析的需求建立合理的数据模型,设计了爆管关阀分析算法,该算法克服现有算法的不足,剔除了可关可不关的阀门,得到正确、经济的关阀门方案,并列出了受影响的用户。将此设计方案应用于"新疆石油管理局供水地理信息系统"中,成功地实现了爆管分析,体现出了该算法简洁、高效、准确、通用的优越性。     

北斗卫星导航系统的星座及XPL性能分析

分析北斗卫星导航系统的组成结构,就系统在中国大陆区域内卫星的可见性、DOP值和定位精度进行仿真分析。借鉴SBAS完备性算法的原理分析在中国大陆区域内北斗卫星导航系统所能提供的XPL性能指标。表明在单频条件下,中国大陆区域内仿真的Compass系统能满足APV-Ⅰ飞行阶段的完备性要求。     

虚拟格网化的BDS/GPS位置差分方法研究

针对普通用户终端定位精度无法满足特定场景的精度需求，基于局域CORS网并融合数据，生成位置改正数以修正终端位置，提高公众定位精度。经过开发服务端与终端软件进行大量测试，分析了格网生成配置的最优方案，并且进行虚拟格网实时位置差分外符合性测试。试验证明，虚拟格网位置差分能够提高普通终端定位精度，能够为公众提供平面RMS小于3 m的位置服务。     

基于ORB-SLAM2算法的水下机器人实时定位研究

随着近几年视觉SLAM的快速发展，为机器人、无人机、汽车等导航定位提供了更多选择。针对当前水下机器人定位技术存在的系统复杂、操作难度大等问题，本文提出了一种基于ORB-SLAM2算法的水下定位方案。利用单目相机作为传感器，构建了单目视觉SLAM水下机器人定位模型，完成像素坐标系到世界坐标系的转换，介绍了ORB-SLAM2算法定位涉及的关键技术。通过水下理想环境试验，对ORB-SLAM2算法在水下定位性能进行了综合评价，通过海洋环境试验证明ORB-SLAM2算法可以有效对水下机器人进行实时定位。