手机视觉与惯性融合的松耦合滤波算法

在智能手机和互联网的普及状态下，对高精度定位技术的需求也更加显著，精确定位服务已渗透到各个领域，如物联网、无人驾驶、机器快递员、应急救援等。在室外环境下，这些服务大多由全球卫星导航系统提供；然而，在深山丛林、矿井隧道、地下室等室内环境下，由于信号衰减及多径效应的影响，GPS无法正常工作。本文针对一些特殊的室内场景，研究了基于松耦合滤波的视觉惯性融合导航方法，设计了一个面向智能手机平台的室内行人定位系统。该方法视觉前端采用了快速、稳健的稀疏直接法，后端采用了扩展卡尔曼滤波器来融合惯性信息，能够有效融合视觉和惯性信息，达到恢复单目视觉尺度、提高稳健性的效果，实现了高精度的室内行人定位。     

一种提高导航精度的改进滤波方法

卡尔曼滤波技术是目前GPS/IMU组合导航中应用最广的误差估计关键技术之一。本文在捷联式惯导系统正向导航滤波算法与逆向导航滤波算法基础之上,提出一种将二者有机结合的组合滤波算法,用于事后IMU/GPS联合解算中,以提高组合导航的精度,并通过实际的机载飞行试验数据解算结果验证该方法的可行性。组合滤波后的位置精度达到厘米级,速度误差小于0.02 m/s,航向角精度约为0.2°。     

方位大失准角的捷联惯导非线性快速对准研究

捷联惯性导航系统初始对准中,当方位失准角为大角度时,常规的基于一阶线性化的小角度惯导误差方程不能准确描述系统的误差传播特性,捷联惯导的初始对准可归结为非线性状态估计问题。针对方位大失准角情况,本文提出基于UKF的方位大失准角非线性快速对准方案,该方案增加陀螺信息作为新的观测量,可提高方位失准角的对准速度。仿真结果表明,本文所提出的方案能够适用于方位大失准角情况下的捷联惯性导航系统快速对准。     

GPS/INS组合系统数据处理方法

在介绍国际和国内GPS／INS组合系统研究动态和热点的基础上，提出采用一个低价格单频伪距差分GPS／INS系统，辅以相位平滑伪距差分，同时施用模拟的多路径效应和多普勒改正，使定位精度达到分米级，运用联邦卡尔曼滤波，可提高系统的可靠性，大大减少计算量。     

迁移学习支持下的土地利用/土地覆被分类

针对土地利用/土地覆被分类中小规模数据集无法使用深度学习方法自动分类的问题,提出了利用精简深度残差神经网络(Resnet-50)进行迁移学习的土地利用/土地覆被自动分类算法。首先,使用Sentinel-1卫星提供的遥感数据制作数据集;然后,对Resnet-50中每层的卷积模板数量进行压缩并在其后级联自适应网络得到精简残差网络;最后,利用Image Net数据集预训练精简残差网络,并将网络模型迁移到Sentinel-1数据集对网络参数进行微调,最终实现小数据集上土地利用/土地覆被的高精度自动分类。试验结果表明该算法在SAR数据集上的分类精度高达95.15%,验证了算法的可行性。     

一种虚拟空间划分的室内指纹库定位方法

RSSI测量距离技术被广泛应用于距离定位的领域。针对传统的Zigbee指纹定位算法和复杂环境,文章提出了一种虚拟空间划分的Zigbee指纹库定位算法,其中包括虚拟空间划分最邻近定位算法、虚拟空间划分加权最邻近定位算法和虚拟空间划分贝叶斯定位算法。实验结果表明,在最优情况下,此方法能将定位误差抑制在1.50m。     

非线性约束下的超短基线模糊度搜索方法

针对超短基线的模糊度固定问题,该文提出了一种改进方法。该方法在长基线非线性约束模型的基础上,采用附加基线长度约束的模糊度搜索模型,该搜索满足基线长度的搜索函数最优解。实验结果表明,该文的算法与无基线约束模型、基线长线性约束模型的LAMBDA方法相比,模糊度成功率明显提高。     

相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合算法

针对在导航实践中低成本MEMS使用传统紧耦合方法计算精度受到限制的问题,提出了一种采用载波相位平滑伪距GNSS PPP/INS紧耦合的算法。实验表明,使用相位平滑伪距的GNSS PPP/INS紧耦合方法后低精度的MEMS和GPS组合位置精度为dm级,速度精度为cm/s甚至mm/s,比传统C/A码紧耦合定位精度高,有较好的收敛性;其次当增加相位平滑的历元数后精度也相应提高。当出现GPS信号中断时,该方法能够加速中断以后滤波收敛的速度,将导航精度控制在中高精度惯导作业要求范围内。该方法节约了导航作业的设备成本,具有一定实际意义。     

进化策略路径损耗模型的室内定位应用

针对传统路径损耗模型经验参数在室内环境应用中的不足,该文提出了一种基于进化策略的损耗模型参数估计方法。采用启发式的随机搜索方式应用于复杂环境条件下的射频信号建模问题,输出模型较好地拟合了信号衰减曲线,20m范围内误差小于3.7dBm。利用获取模型提供参考节点加权因子,结合加权最邻近算法下的均值法和贝叶斯算法,实现了由二维平面演进到三维空间内的有效定位,平均定位误差可控制在3.4m以内。