捷联惯导动基座快速精对准方法

针对载体处于动基座下难以实现快速对准这一问题,在已有惯性系对准方法的基础上提出了改进的对准方案并应用于捷联惯导系统中.利用卡尔曼滤波水平精对准速度较快的优点快速完成水平对准,进而计算出重力加速度在基座惯性坐标系的投影并采用加权平均算法对其进行平滑,最后利用重力在惯性空间圆锥慢漂的性质,通过惯性系对准方法完成初始对准.车载试验结果表明,所提出的对准方法可以在5分钟内完成较高精度的初始对准.     

基于SINS的杆臂效应误差补偿方法研究

针对捷联惯性导航系统（SINS）中杆臂效应误差补偿的实时性问题,提出一种新的杆臂效应误差补偿方法.将杆臂长度扩充为系统的状态变量,通过实时估计杆臂长度来补偿杆臂效应误差;分析了杆臂误差效应产生的原因,并对该方案进行了理论推导、分析和仿真.与传统杆臂效应误差补偿法相比,所提出的方法不仅能准确实时地估计出杆臂长度,而且能有效地提高惯导系统的对准精度.     

垂线偏差对空中对准航向误差的影响研究

针对性分析了垂线偏差变化对空中对准航向精度的影响.首先给出了常用空中对准降阶滤波模型,分析了垂线偏差变化影响空中对准航向误差的机理.然后通过实测离线数据测试验证了垂线偏差对空中对准航向误差的影响.最后通过误差协方差分析方法仿真了降阶滤波模型在真实世界中的滤波性能.离线测试及仿真结果表明:在给定条件下垂线偏差变化率对航向误差的影响相对其他未建模惯性测量组件误差是主要的,对航向对准误差影响较大,可达0.15°.在中高精度应用中为保证在不同空域内空中对准航向精度考虑采用高精度重力场模型对垂线偏差进行补偿是必要的.     

CDKF在车载捷联惯导自对准中的应用

研究了车载捷联惯导在大方位失准角下的静基座自对准。采用Sigma点卡尔曼滤波,根据均值与协方差信息按非线性映射传播的特点,直接利用非线性模型,可以消除EKF存在的需要解析Jacobi矩阵以及将非线性系统线性化后的系统模型误差问题不易调整的弊端,其中的中心差分卡尔曼滤波(CDKF)精度高,且对状态协方差阵不敏感。仿真结果表明,在大方位失准角下采用CDKF进行初始对准,比用传统的EKF更精确且收敛速度更快。     

纬度未知条件下捷联惯导摇摆基座自对准方法

针对纬度未知条件下捷联惯导摇摆基座自对准问题,本文将其看作基于特征值分解的优化问题处理,提出一种基于地球系重力矢量的摇摆基座自对准方法.首先,构建基于速度增量形式的目标函数,建立不依赖外部纬度信息的地球系下重力矢量模型,以提高地球系下重力矢量的估计精度;然后,将摇摆基座自对准看作Wahba姿态确定问题,基于地球系下重力矢量建立关于惯性系转换四元数的速度增量式目标函数,增强对噪声及振荡干扰的抑制,利用基于特征值分解的多矢量优化方法完成摇摆基座自对准,以提高对准精度;最后,通过设置捷联惯导摇摆基座初始对准仿真及船舶系泊实验,验证了所提方法的有效性.     

基于罗经法和CDKF的捷联惯导摇摆基座自对准

针对舰船和舰载武器系统存在风浪的情况下自对准精度下降的问题,提出了一种改进罗经法粗对准和利用中心差分卡尔曼滤波(CDKF)法进行精对准的捷联惯导系统摇摆基座下的自对准方法。利用经典罗经算法在惯性系下对捷联系统进行粗对准,可以在方位角存任意误差时收敛到一个精对准算法可以容忍的范围内,而CDKF精对准算法在存在相对较大的失准角下仍能实现高精度的姿态角误差估计。仿真实验证明:提出的方法对准精度高,速度快,实现简单,适用与各种无机动条件下的捷联惯性系统的自始准。     

单轴旋转SINS惯性系对准方法研究

针对复杂情况下车载捷联惯导初始对准抗干扰能力差,对准精度不高的问题,提出一种基于单轴连续旋转调制的惯性系初始对准方法。阐述了单轴连续旋转捷联惯导初始对准的误差抑制原理,利用惯性凝固思想建立了惯性系双矢量对准模型,进一步利用惯性系多矢量定姿方法结合旋转调制实现初始对准。通过仿真及设备实验验证,单轴连续旋转调制能够有效抑制惯性器件误差,提高对准精度,惯性系多矢量定姿方法相比于双矢量定姿方法能够更加充分利用测量矢量信息,抑制外界干扰,提高对准性能。     

捷联惯导系统任意失准角双模型快速传递对准

传递对准是机载和舰载装备惯导系统初始对准的首选方案,由于传递对准大多在恶劣的外部环境下进行,使得常规的线性误差模型不能准确的描述传递对准过程中的误差传播特性,所以国内外研究者提出了一系列的非线性误差模型,但是这又带来了非线性系统状态估计时计算量较大的问题。针对这一问题提出了一种双模型快速传递对准方法,在传递对准的初始时刻,失准角较大时,采用基于速度加四元数匹配的非线性误差模型和非线性滤波算法如Unscented卡尔曼滤波进行传递对准状态估计,当失准角的估计达到一定的精度后对子捷联惯导进行一次校准,再切换到基于速度加姿态角匹配的常规线性误差模型和常规卡尔曼滤波,仿真结果表明,该方法能够获得比单独使用线性误差模型或非线性误差模型高的对准精度,并且计算量比采用非线性误差模型时大大减小。     

水下定位系统传感器安装误差标定技术研究

提出了一种基于非线性参数估计的水下定位系统传感器安装误差标定技术.水下定位系统由声学传感器,GPS和船体姿态传感器组成,各传感器的坐标系并不能完全重合,需要对传感器之间的误差标定后进行修正才能够获得高精度的定位效果.已有的标定方法多基于高斯-牛顿迭代法,而当非线性系统模型线性化带来较大误差时,常规的基于高斯-牛顿迭代法的标定方法已无法达到高精度的要求,而非线性模型参数估的直接解法则掺人了三阶量,有效减小线性化的模型误差,提高了各传感器安装误差的标定精度.海试数据处理表明:定位精度可由1 m提高到0.7 m.     

捷联惯导系统误差系数动态标定方法探究

随着工作时间的推移,捷联惯性导航系统中的惯性器件测量精度会因为误差参数发生变化而降低,误差逐渐被积累,进而降低系统导航精度。针对此问题,提出了一种基于GPS速度、位置信息的捷联惯导系统惯性测量装置输出误差系数动态标定的方法。首先采用Sage-Husa自适应滤波实现组合导航状态最优估计,然后引入迭代最小二乘法,利用导航误差对系统惯性器件的误差系数进行标定。经计算机仿真验证,该方法可以实现在运动中对系统误差系数进行标定,进而提高捷联式惯性导航系统的导航精度。     

机载安装误差对捷联惯导系统的综合影响研究

机载惯导系统的安装误差会引起加速度计输出中的附加干扰加速度,以及陀螺仪输出中的陀螺漂移,从而对惯导系统产生影响。针对捷联惯导系统(SINS)中的机载安装误差进行了深入全面的研究,推导出角安装误差和位置安装误差同时存在时系统的误差模型,并对机载安装误差给导航系统精度带来的影响进行了系统仿真。仿真结果表明:安装角误差和位置误差对于惯导系统的精度带来不可忽视的影响,将会引起惯导系统的迅速发散,必须对其加以补偿。该研究对于提高SINS的对准精度提供了理论依据,具有较好的工程应用价值。     

基于矿井WiFi通信系统的混合定位方法研究

分析了现有矿井目标定位方法原理及存在的问题:非测距定位中的基于射频识别技术的定位方法、基于蜂窝小区标识的定位方法和无线传感器网络定位方法只能确定目标节点的范围,定位精度较差;测距定位精度较高,但基于到达角度的定位方法、基于到达时间的定位方法和基于到达时间差的定位方法对硬件设备要求较高,难以在煤矿井下应用;基于接收信号强度的定位方法易于实现,但受环境噪声影响较大,定位精度降低。提出了一种基于矿井WiFi通信系统的混合定位方法,该方法分粗细两步进行定位:粗定位采用基于蜂窝小区标识的非测距定位方法,确定目标所在的小区范围;细定位采用基于接收信号强度的测距定位方法。该混合定位方法可以在不增加定位系统复杂度的情况下提高目标定位的精度。     

A priori error estimates for wireless local area network positioning systems

Location determination based on wireless local area networks has received considerable attention as an accurate and inexpensive means of indoor positioning. Research on this topic has mainly focused on experimental systems while little has been done to model and analyse the problem. Yet, analytical models are essential for understanding the influence of system parameters and a system’s overall behaviour. This article introduces two analytical models that can provide pessimistic and optimistic estimates for the location error in a given environment. The findings are compared to measurements and simulations of a probabilistic Wireless LAN positioning system.     

传感器网络中无线电干涉定位系统的多径误差分析

根据多径信号的物理特性,从理论上推导了镜反射的多径误差简便模型,基于该模型进行了无线电干涉定位系统的多径误差分析.讨论了衰减因子、天线高度和水平距离等多径参数对测量结果的影响,并且进行了仿真计算和分析.结果表明,高精度定位必须考虑多径效应.     

室内射线跟踪定位方法研究*

几种常用的室内定位技术均存在各自的缺陷,很难用于复杂室内环境。提出了一个基于射线跟踪技术的室内定位模型,通过跟踪从发射机到接收机之间的所有传播路径,得出有效的定位参数,从而进行高精度定位。最后实验仿真证明了模型的有效性。     

基于Taylor展开的UWB井下定位算法研究与实现

针对无线信号在煤矿巷道中传播时由于多径效应明显,而导致定位精度不高的问题,通过对UWB定位模型进行分析,提出一种基于Taylor级数展开的UWB（Ultra Wide-Band）定位算法。考虑Taylor级数迭代算法对初始值依赖性很高的问题,首先采用三点直接定位算法对目标节点进行粗定位,然后通过阈值筛选和权重计算产生Taylor定位的初始值,再进行迭代求解,进行第二次精确定位。一个基于UWB无线定位系统平台对该算法进行了验证,结果表明该算法可以保证最大定位误差为0.4 m,基本满足井下定位的需要。     

井下WLAN位置指纹定位中改进区域划分方法研究

井下WLAN位置指纹人员定位系统主要是通过聚类算法来实现位置指纹样本的整体性划分,但现有的聚类算法只是针对接收信号强度的统计分布特性进行聚类划分,并没有充分考虑奇点问题。针对该问题,提出了一种基于类关系的K-Means(CRK-Means)算法,该算法以类内离散度和类间离散度的比值为目标函数,通过使该比值最小的聚类的聚合、分离过程即可得到避免了奇点问题的最优聚类,完成定位区域的合理划分。针对采用随机森林(RF)算法对聚类划分后的定位区域进行粗定位存在误判的问题,提出了遗传算法与随机森林相结合的(GA-RF)算法,该算法以GA中的选择、交叉和变异优化过程确保了RF算法的选择树总数和位置指纹参考点特征数的最优取值。实验结果表明:CRK-Meams算法有效解决了奇点问题,且在一定程度上提升了系统定位精度;采用CRK-Meams算法和GA-RF算法后,子区域粗定位的准确率相比RF算法提升了4%,达到98%;置信概率大于90%的最小定位误差达到了3m,优于传统的聚类算法。