An enhanced MEMS-INS/GNSS integrated system with fault detection and exclusion capability for land vehicle navigation in urban areas

We describe an enhanced quality control algorithm for the MEMS-INS/GNSS integrated navigation system. It aims to maintain the system’s reliability and availability during global navigation satellite system (GNSS) partial and complete data loss and disturbance, and hence to improve the system’s performance in urban environments with signal obstructions, tunnels, bridges, and signal reflections. To reduce the inertial navigation system (INS) error during GNSS outages, the stochastic model of the integration Kalman filter (KF) is informed by Allan variance analysis and the application of a non-holonomic constraint. A KF with a fault detection and exclusion capability is applied in the loosely and tightly coupled integration modes to reduce the adverse influence of abnormal GNSS data. In order to evaluate the performance of the proposed navigation system, road tests have been conducted in an urban area and the system’s reliability and integrity is discussed. The results demonstrate the effectiveness of different algorithms for reducing the growth of INS error.     

一种车辆GPS/DR/DMAP组合导航系统

车辆导航系统常采用GPS/DR组合导航方式,在实际使用中若采用联邦滤波器,由于设计结构复杂,各种参数选取对滤波器的性能影响较大,选取不当反而引起导航精度的降低。本文设计了一种GPS/DR滤波器,这种滤波器当GPS接收机在失锁时仍能够为用户导航,并且该滤波器结构简单,设计简易。本文采用了DMAP,纠正了车辆相对于道路的偏差。实测导航实验验证了该滤波器能够满足导航精度要求,适用于城市中车辆导航应用。     

基于CORS车辆导航定位系统的方案设计

随着我国智能交通系统的发展,提高车载导航系统的定位精度和可靠性显得越来越重要。CORS系统的组建已成为目前国内城市基础建设工程的发展趋势,但将CORS系统用于不同的服务目的和对象时也会有不同要求。文中介绍了CORS的组成,分析CORS使用的数据传输方式和数据传输协议,研究将CORS系统应用于车辆导航定位系统中的方案设计,对于提高车辆定位的精度和可靠性具有重要的意义和实际应用价值。     

一种改进的组合导航系统选星算法

针对GPS,GLONASS,BDS组合导航系统定位中卫星的选择作了相关分析。首先用STK软件进行仿真,分析几何精度因子与卫星数的关系,得出组合导航系统最佳选星数;再根据卫星星座的空间几何分布,基于次优选星算法的成本函数模型,结合各导航系统卫星测量精度的差异性以及次优选星算法的峰值、不稳定特点,构建一种以卫星高度角和载噪比确定的加权成本函数模型,提出一种依据加权成本函数选星的分步次优加权选星算法。实验结果表明,该选星算法能近似到达最优选星算法的效果,计算负荷也相对较小,可满足导航定位解算精度和实时性要求。     

高精度组合导航及其测绘车应用技术

针对在城市复杂环境下弱信号定位测姿精度低的问题,该文将实时动态差分技术与惯性导航系统/全球导航卫星系统深耦合接收机定位测姿系统进行结合,提出了一种基于惯性导航系统/全球导航卫星系统/实时动态差分技术三组合的高精度定位测姿的方法。该文对惯性导航系统/全球导航卫星系统/实时动态差分技术三组合高精度定位定姿方法涉及到的核心技术进行介绍,详细分析了影响定位测姿精度误差因素,并将该方法应用于新一代测绘车上,通过理论分析和实际跑车实验证明了该方法具有较高的精度和适用性。     

仿生偏振特征感知与导航信息融合的空间态势感知系统

偏振成像技术已经成为有效提升空间遥感信息应用能力的有力工具。通过模拟自然界的昆虫、鸟类及鱼类偏振视觉系统的信息感知与高精度导航机制,探索基于仿生偏振视觉环境信息感知与位置姿态测量中的科学问题。构建基于偏振成像目标特征与导航信息融合的仿生态势感知系统,建立了仿生信息感知与导航解算模型,提出基于生物偏振视觉的仿生信息感知与导航的信息融合与误差分析关键算法,设计实现一种空间环境特征感知及导航信息融合的态势感知系统原理样机,数据更新率高于25 Hz,角度测量重复精度优于0.05°。     

基于GPS/DR车辆定位与导航系统应用研究

介绍了基于GPS／DR车辆定位系统的基本框架，将其划分为7个功能模块。给出了满足导航电子地图的数据结构。在分析影响地图匹配正确性因素的基础上，给出了基于模糊逻辑的地图匹配算法，显著提高了车辆定位精度。分析了车辆路线导航系统的特点，采用启发式搜索技术，提高了算法效率。最后给出了采用上述关键技术的车辆定位导航系统设计方案，该方案的软硬件都采用嵌入式设计。     

移动车载测图系统的POSLV定位精度评估

本文介绍了移动车载测图系统的组成,阐述了POSLV松组合、紧组合的组合策略以及框架体系。为评估POSLV系统的后处理定位精度,对引进的LandMark系统在国内BJBQL和ZZSM两个试验测区进行测试,在受GPS卫星信号失锁的影响下,POSLV数据后处理能否达到稳健的分米级、厘米级定位精度。试验结果表明,无GPS信号失锁时,POSLV数据后处理定位精度平面最大中误差达到5cm,高程最大中误差8cm;GPS失锁时间最长持续15min时,定位精度下降,平面中误差最大达到75cm,高程中误差最大达85cm。     

GPS车载导航系统中的航位推算技术

在车载导航系统中，相对准确地定位是实现导航的基础和前提。DR系统可以有效补充GPS的不足，是最为常用的定位系统之一。讨论了如何合理地选取DR的传感器件，并在此基础上，研究传感器件的噪声特性和组合导航的原理和方式，为自主车载导航系统的设计提供指导。     

基于无人飞行器的导航干扰源探测与定位系统设计与实现

全球卫星导航系统（GNSS）因具有覆盖范围广、使用成本低的特点而被广泛使用,但其多采用中、高轨道卫星,信号落地功率低,易受干扰,因此,为保证卫星导航系统的正常使用,需开展对导航干扰源的探测与定位研究.针对现有地面干扰源排查设备存在的定位精度低、机动性弱、定位时间长、干扰定位对测向环境依赖性高等问题.本文提出了一种基于无人飞行器的导航干扰源探测与定位系统设计与实现方法,通过在无人飞行器上搭载测向载荷,实现空中干扰源探测与定位,该系统具有作用距离远、覆盖区域大和机动性强等优点.      

基于BDS的主辅站技术在车载导航中的应用研究

为了克服传统车载导航定位技术的不足,提高定位精度,文中将基于北斗卫星导航系统的主辅站技术应用于车载导航中,主辅站技术有着可靠性高,无需双向数据传输和服务用户无数量限制等优点。理论研究和实践表明,基于主辅站技术的车载导航定位系统,其定位精度可以达到厘米级,实现车道级定位导航,并能在车辆即将越界时提供预警,防止车辆违章,具有一定的实用价值。     

GPS/DR/MM组合导航中的车辆定位精度研究

本文介绍了GPS/DR/MM的工作模式和地图匹配的原则和方法,探讨了将车辆位置匹配到路段上的两种方法,即利用地图数据库或GPS点直接向路段投影。本文从理论角度提出提高车辆路段定位精度的方法,并利用公式进行了推导证明。推导结果表明,利用上述两种方法对车辆位置进行最佳估计,所获得的车辆位置的不确定性大大降低,为组合导航提供了理论依据。     

基于GPS\BD2组合的车载导航系统性能分析

中国独立发展的北斗系统已经具备亚太地区的定位导航能力,为研究以北斗系统为主的车载导航技术的应用精度,采用伪距单点定位的方法分别对车载GPS,BD2,GPS\BD2 3种导航模式下的二维导航精度进行对比分析,结果显示定位精度分别为:3.66m,4.76 m,3.01 m,可以看出基于单点定位的北斗二维平面导航精度已达到5 m内,完全满足大众日常的出行要求。组合系统与GPS导航系统对比,组合系统具有更高的精度,是较好的导航模式。并基于visual studio平台编写定位软件,实现对车辆位置和速度信息的提取,监控车辆是否超速。     

CNS/SINS组合导航系统仿真分析

天文导航和捷联惯性导航(CNS/SINS)相结合构成的组合导航系统,实现导航优势的互补,提高导航的精度和可靠性。文中阐述在惯性系下,以弹道导弹为研究对象而建立CNS/SINS组合导航的数学模型,并利用MATLAB编程设计基于离散型卡尔曼滤波的组合导航系统仿真,对比SINS和CNS/SINS对载体位置误差、速度误差以及姿态角估计的影响,进而验证CNS/SINS组合导航系统的可靠性。     

基于MPC的半潜式无人艇导航轨迹跟踪控制研究

针对新型半潜式无人艇在导航航行过程中轨迹跟踪误差较大的问题,提出基于模型预测控制（MPC）的轨迹跟踪控制方法．并建立新型半潜式无人艇的运动模型,基于实际参数,构建MPC目标函数和系统约束条件,将半潜式无人艇轨迹跟踪问题转化为最优值问题;利用仿真软件,对控制算法进行了仿真分析. 利用卫星定位设备进行了导航轨迹跟踪试验．仿真与试验结果表明:基于MPC的轨迹跟踪控制方法提高了半潜式无人艇的导航轨迹跟踪精度,跟踪精度比原有PID控制方法提高了50％左右.      

基于网络的导航信息服务系统研究

分析了车辆导航系统的历史和现状,提出下一代导航系统为基于网络的导航信息服务系统-Navigation Telematics System(NTS)。定义NTS为一种通过无线网络为汽车和个人等,提供基于实时交通信息的动态车辆导航服务为主的信息服务系统。采用垂直方向上划分功能层,水平方向上划分功能模块的原则设计了NTS的系统结构,该结构具有独立于平台、可扩展等特点。分析了其中不同功能层的组成,详细论述了NTS的核心功能。     

基于北斗高精度定位的车道级导航系统

随着我国营运车辆越来越多,各类交通事故时有发生,给人民群众生命财产带来了巨大损失。其原因是多方面的,其中营运车辆驾驶人员不遵守道路交通安全法的违法行为（如超速、随意变道、长时间占用超车道、应急车道、随意停车等）,是导致高速公路事故发生的重要因素。基于这种现象和原因,本文研究和实现了基于北斗卫星导航系统的高精度定位车道级导航系统,以加强对营运车辆驾驶行为的管控,解决交通执法难题,提高管理效率。