融合惯导信息的单目视觉室内定位方法

针对单目视觉定位方法定位精度高但数据源不稳定,而惯性测量组件可稳定获取定位数据却存在累计误差的问题,提出了一种融合惯导信息的单目视觉室内定位方法．该方法利用四参数拟合模型将图像数据转换成定位定姿数据,并在惯导数据解算过程中引入互补滤波修正陀螺仪读数,最后将处理后的数据作为观测值输入到扩展卡尔曼滤波器中,得到最优位置信息．实验结果表明,该方法能够有效地提高室内定位的精度和稳定性.      

摄影/惯导组合定位技术在GNSS动态定位性能测试中的应用

在分析现有GNSS动态定位精度评估方法不足的基础上,提出区别于传统组合导航滤波算法的摄影/惯导组合定位技术。将多个摄影节点的位置观测量作为基准,利用最小二乘最优估计法统一解算捷联惯导误差参数。摄影/惯导组合定位方法的基本观测量、工作模式与卫星导航定位方法有本质区别;同时又具备高精度定位、高动态定位、高数据刷新率和差异数据观测量4个条件,十分适合作为GNSS动态定位性能测试的评估技术。通过在标志场内进行的摄影测量试验和摄影/惯导组合定位性能仿真试验,验证了摄影/惯导组合定位方法的可行性。该方法为首次提出,具有一定的科学价值。     

多关节深海航行器组合导航算法

为解决多关节水下航行器定位问题,本文提出了基于捷联惯导+航位推算的组合导航算法。该方法利用捷联惯导系统测量航行器的位置,采用航位推算的方法得到航行器在下一时刻的位置,然后将测得的信息采用Kalman滤波处理,得到高精度的位置信息。通过Matlab/SIMULINK平台对比其他两种单一导航系统的性能,仿真结果表明,采用捷联惯导+航位推算算法时,位置误差可控制在5 m以内,满足多关节水下航行器的定位需求。     

基于短基线的北斗动动定位方法的几点探讨

针对北斗动动定位中接收机信号易受遮挡导致无法实时准确进行相对基线测量的问题,本文提出了一种利用惯性测量信息辅助动态模糊度的解算方法。通过载波相位差分观测方程与惯导观测方程组合的方式,讨论在共视卫星数目在不同观测条件下的模糊度求解方法。在此基础上,建立了基于惯导信息辅助的动动定位组合试验系统,利用车载试验进行了相关测试。结果表明,在可视卫星数目较少的情况下,BDS定位精度效果优于GPS;利用IMU信息辅助提高了定位连续性和精度。     

惯导辅助的无电离层与宽巷组合周跳探测与修复方法

由于卫星信号被遮挡、低信噪比或接收机运动等原因,载波相位观测值较正常值会发生周跳。为解决这一问题,基于精密单点定位与惯导组合系统,提出了一种有效的惯导辅助周跳探测与修复方法。该方法基于无电离层（ionospheric free,IF）组合与宽巷（wide lane,WL）组合,利用惯导短时高精度信息代替伪距消除站星几何距离,结合历元间差、星间差等建立惯导辅助的IF组合模型和惯导辅助的WL组合模型。惯导辅助的IF组合模型不受电离层延迟影响,但无法探测特殊比例周跳,惯导辅助的WL组合模型波长较长,却无法探测双频等周周跳,两者的综合使用实现了优势互补。实验结果表明,该方法不仅能有效探测出各种大、小、双频等周和特殊比例周跳,而且在一定卫星信号中断时间内能实现周跳瞬时校正。     

CNS+GNSS+INS船载高精度实时定位定姿算法改进研究

天文导航（CNS）、卫星导航（GNSS）和惯性导航（INS）3种系统组合可提供高精度的定位定姿结果。实际工程中因INS长时间误差累积，以及系统硬件传输存在不可忽略的时间延迟，导致INS提供给CNS的预报粗姿态误差较大，恶劣海况下难以保障快速搜星，造成天文导航可靠性下降、姿态测量精度较低的问题。为此，本文提出了一种CNS+GNSS+INS高精度信息融合实时定位定姿框架，引入了等角速度外推措施，有效地解决了惯导信息延迟问题。通过高精度转台模拟恶劣海况下载体大角速度摇摆，验证了本文提出的改进算法的有效性。试验结果表明，该算法架构简单，性能可靠，显著提高了恶劣环境下星敏感器的快速、准确搜星能力，保障了三组合姿态测量的精度和可用性。     

粗精匹配结合的矢量道路辅助惯性导航算法

针对无源环境下无法采用卫星导航定位方式对惯性导航系统的累积误差进行修正的问题,提出一种采用高精度的矢量道路数据进行粗精匹配的导航校正算法。该方法首先通过分析惯导轨迹的特征标示点以及外接矩形,剔除明显的误匹配道路和冗余道路,获取待匹配道路集合;进而,结合ICCP算法具有匹配精度较高,匹配结果较稳定的优点,完成惯导轨迹位置误差的补偿和校正;最后,根据匹配方差和历史匹配轨迹对匹配结果的准确性进行分析和判断。仿真实验结果表明,该算法能够提高惯性导航定位误差的校正精度,减少在复杂道路交叉口等情况的误匹配。     

双源组合导航系统关键算法研究

针对基于伪距、伪距率的北斗/捷联惯导组合导航系统开展了前期的理论研究,介绍了卫星/惯导组合导航系统中松组合、紧组合和超紧组合的基本原理,并建立了以伪距、伪距率为观测量的北斗/捷联惯导组合导航系统的状态方程和量测方程,设计了卡尔曼滤波参数,仿真验证了基于伪距、伪距率的组合导航系统能够有效的抑制捷联惯导系统的位置和速度误差随时间发散的特性,取得了良好的效果。仿真结果显示,北斗/捷联惯导组合导航系统失准角误差优于0.03°,东方向和北方向的位置误差和速度误差分别优于10m和1m/s。     

PPP/SINS紧耦合系统仿真的研究与分析

在捷联惯导(SINS)和GPS卫星接收机进行紧耦合的研究中,采用差分定位进行紧耦合的方法比较成熟,而关于精密单点定位(PPP)与捷联惯导紧耦合的研究还比较少。本文对精密单点定位与捷联惯导紧组合系统进行了Matlab仿真,利用数学解析的方法产生机载运动轨迹,通过设置系统的参数,获得仿真SINS和GPS数据;然后,通过PPP/SINS紧组合系统的仿真程序解算,将定位结果与PPP的结果比较,表明PPP/SINS紧组合导航定位的结果比PPP的精度和可靠性好,而且收敛的速度更快,同时也验证了算法的正确性。最后,分析了不同等级惯导对定位精度的影响。     

一种顾及靶标控制的高精度隧道移动扫描方法

针对运营隧道检测无全球导航卫星系统(GNSS)信号，移动激光扫描难以获取绝对坐标系下三维点云数据的问题，该文提出一种顾及靶标控制的高精度隧道移动扫描方法。并将三维激光扫描仪、惯导、里程计、倾角仪集成为自移动三维激光扫描系统，利用倾角仪静态测量姿态角约束惯导数据，结合控制点坐标纠正测量线路轨迹，生成绝对坐标系下的三维点云数据。通过与组合导航对比以及现场实验验证，该方法绝对定位点位偏差可以控制在0.06 m以内。研究方法解决了隧道场景绝对定位难题，有效避免了由于卫星信号遮挡隧道移动扫描点云明显变形和误差急剧变大等情况，为轨道交通隧道三维显示、病害检测等后续分析提供了良好的数据支撑。     

A combined algorithm of improving INS error modeling and sensor measurements for accurate INS/GPS navigation

Although the integrated system of a differential global positioning system (DGPS) and an inertial navigation system (INS) had been widely used in many geodetic navigation applications, it has sometimes a major limitation. This limitation is associated with the frequent occurrence of DGPS outages caused by GPS signal blockages in certain situations (urban areas, high trees, tunnels, etc.). In the standard mechanization of INS/DGPS navigation, the DGPS is used for positioning while the INS is used for attitude determination. In case of GPS signal blockages, positioning is provided using the INS instead of the GPS until satellite signals are obtained again with sufficient accuracy. Since the INS has a very short-time accuracy, the accuracy of the provided INS navigation parameters during these periods decreases with time. However, the obtained accuracy in these cases is totally dependent on the INS error model and on the quality of the INS sensor data. Therefore, enhanced navigation parameters could be obtained during DGPS outages if better inertial error models are implemented and better quality inertial measurements are used. In this paper, it will be shown that better INS error models are obtained using autoregressive processes for modeling inertial sensor errors instead of Gauss–Markov processes that are implemented in most of the current inertial systems and, on the other hand, that the quality of inertial data is improved using wavelet multi-resolution techniques. The above two methods are discussed and then a combined algorithm of both techniques is applied. The performance of each method as well as of the combined algorithm is analyzed using land-vehicle INS/DGPS data with induced DGPS outage periods. In addition to the considerable navigation accuracy improvement obtained from each single method, the results showed that the combined algorithm is better than both methods by more than 30%.     

基于微惯性技术的室内定位理论及应用

室内定位方法的可行性及准确性成为位置信息服务体系的研究热点,针对移动智能终端普及率的提高,提出了基于内置微惯性传感器的定位理念。通过采用Allan方差分析惯性器件误差参数,并基于频谱分析采用滤波降噪方案提高器件输出信噪比,结合人体运动特征准确判定步态,为零速修正算法的实现提供依据,通过建立局部区域的地磁信息数据库,实现磁匹配零速修正卡尔曼组合误差修正。实验结果验证了基于微惯性技术的室内定位方法的可行性。     

INS/GNSS/ODO嵌入式系统的容错技术研究

车载低成本嵌入式组合导航系统的可靠性容易受到多种传感器故障和环境的影响,基于全球卫星导航系统(GNSS)状态的惯性导航系统(INS)/GNSS/里程计(ODO)抗差组合导航算法,提出了一种两级故障检测处理方法. 其中,第一级检测使用了基于解析冗余的残差卡方检验法,第二级检测使用了改进的双状态传播卡方检验算法. 利用自主研制的GN310低成本嵌入式系统采集路测数据. 结果表明:相对于传统算法,水平定位精度提升了39.7%;另外在半实物仿真下,水平定位误差保持在3 m以内,表明该容错方法能够有效地处理ODO、INS故障和GNSS软硬故障.      

基于B1C新信号的BDS/INS深组合改进的跟踪环路设计

针对北斗卫星导航系统/惯性导航系统(BDS/INS)的深组合定位系统,提出了一种利用惯性导航系统(INS)辅助B1C正交分量的信号跟踪算法,以解决定位过程中信号较弱致深组合定位系统失锁的问题. 该算法使用了考虑INS数据的卡尔曼滤波算法,并同时利用导频分量和数据分量构成本地码,对信号进行跟踪. 由该算法对实测数据计算,并利用传统算法进行对比,可以得出在弱信号的环境下跟踪环路较为稳定,伪距精度较高.      

基于GPS/INS的影像实时定位与误差分析

遥感影像目标实时定位的关键是外方位元素的实时获取,在航空遥感平台上加载GPS/INS组合导航系统能够满足这一需求.文中首先给出了基于GPS/INS系统的目标直接定位方法;然后从摄影测量的角度,重点推导了影像内外方位元素对目标定位的误差传递公式;并运用实例验证了公式的有效性.     

基于GPS/INS的影像实时定位与误差分析

遥感影像目标实时定位的关键是外方位元素的实时获取,在航空遥感平台上加载GPS/INS组合导航系统能够满足这一需求。文中首先给出了基于GPS/INS系统的目标直接定位方法;然后从摄影测量的角度,重点推导了影像内外方位元素对目标定位的误差传递公式;并运用实例验证了公式的有效性。     

机载GPS、姿态和激光扫描测距集成定位系统的精确定位方程、误差分析与精度评估

全球定位系统（GPS），姿态测量（惯性导航系统（INS））和激光扫描测距技术集成的直接空对地定位系统是近年来遥感与测绘领域发展起来的新型定位技术，是定量化三维遥感中获取地面几何信息和生成数字高程模型的主要新技术手段之一。该文给出了该系统的精确定位方程，分析了误差源对定位精度的影响，并给出了数量级评估。结果对实际应用具有重要的参考价值。