基于纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位系统研究

1

作者 闫双建 闫永刚 +4 位作者 邢渊博 陈召阳 段祥玉 张开法 孙满盈 《自动化应用》 2024年第13期217-222,共6页

针对GPS与IMU组合导航定位系统在不同应用场景下,存在GPS无线信号失锁和惯性传感器导航解算过程误差累积等问题,提出了一种纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位方法。利用惯性传感器采集铁路巡检员的足部数据,并分析其运动特征;提出机器... 针对GPS与IMU组合导航定位系统在不同应用场景下,存在GPS无线信号失锁和惯性传感器导航解算过程误差累积等问题,提出了一种纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位方法。利用惯性传感器采集铁路巡检员的足部数据,并分析其运动特征;提出机器学习智能分类算法,检测行人在行走过程中的静止阶段和运动阶段。在初始状态下进行初始对准,以确定初始方位;在零速状态下,通过扩展卡尔曼滤波估计航向误差、角速度误差、速度误差,实现导航解算的姿态、速度和位置的零速修正。对比巡检员导航实验与GPS RTK差分定位实验发现,提出的基于纯惯性导航系统的智慧铁路人员定位系统可以准确跟踪巡检员的实时位置,并且平均误差为2.674%,最大误差不超过3.3%。 展开更多

关键词 机器学习 初始对准 导航解算 扩展卡尔曼滤波 零速修正

下载PDF 职称材料

一种FLL辅助PLL的GNSS接收机矢量跟踪环路 被引量：5

2

作者 刘卫 牟明会 +2 位作者 顾明星 胡媛 王胜正 《现代电子技术》 2022年第15期1-5,共5页

全球导航卫星系统(GNSS)接收机的设计主要包括捕获、跟踪、解算三个环节,其中,跟踪环节中载波频率和码频率的稳定性直接影响着导航定位性能。为改善动态环境中载波频率和码频率的波动性,提高定位精度,提出一种频率锁定环路(FLL)辅助相... 全球导航卫星系统(GNSS)接收机的设计主要包括捕获、跟踪、解算三个环节,其中,跟踪环节中载波频率和码频率的稳定性直接影响着导航定位性能。为改善动态环境中载波频率和码频率的波动性,提高定位精度,提出一种频率锁定环路(FLL)辅助相位锁定环路(PLL)的GNSS矢量跟踪环路结构。在载波环中,采用二阶FLL辅助三阶PLL的跟踪方法,通过预测载波相位、载波频率、载波频率率,更新载波相位值并反馈到载波NCO,实现载波稳定跟踪;在码环中,将解算环节获取的伪距信息反馈到跟踪环节,实时更新各跟踪通道的码频率,实现码环稳定跟踪。实验结果表明,相较于传统的标量跟踪方法,所提出的FLL辅助PLL的矢量跟踪方法能够在动态环境下输出较小的载波频率和码频率误差,且具有更高的定位精度。相较于其他的环路改进算法,该方法融合了载波改进技术与矢量跟踪技术,且利用真实卫星数据验证了所提方法的定位效果。 展开更多

关键词 矢量跟踪 GNSS FLL辅助PLL NCO 跟踪环路 导航解算 载波频率 信息反馈 码频率

下载PDF 职称材料

基于ARM/Linux的嵌入式卫星定位平台设计及实现 被引量：5

3

作者 陈建华 潘树国 +1 位作者 才宇彤 任立冰 《舰船科学技术》 北大核心 2012年第11期135-139,共5页

针对多于4颗卫星的GPS导航解算及其在嵌入式平台上实现的问题,设计了接收机位置求解算法,在ARM平台上移植嵌入式Linux并实现嵌入式导航软件。首先分析了导航数据提取理论模型,基于最小二乘法设计了接收机位置解算算法。为满足便携性和... 针对多于4颗卫星的GPS导航解算及其在嵌入式平台上实现的问题,设计了接收机位置求解算法,在ARM平台上移植嵌入式Linux并实现嵌入式导航软件。首先分析了导航数据提取理论模型,基于最小二乘法设计了接收机位置解算算法。为满足便携性和可移植性,基于ARM9给出了嵌入式GPS导航解算系统平台,并在嵌入Linux系统下设计和开发了GPS导航解算软件。实验结果表明,基于最小二乘法的单点定位精度高,系统可靠性高,可移植性强。 展开更多

关键词 最小二乘法 导航解算 ARM 嵌入式LINUX

下载PDF 职称材料

脉冲星导航试验卫星空间计时数据的初步分析

4

作者 周庆勇 张健康 +2 位作者 贾小林 闫林丽 樊少娟 《全球定位系统》 CSCD 2023年第4期63-68,共6页

脉冲星导航试验卫星(X-ray pulsar-based navigation-1,XPNAV-1)是我国首颗致力于探索X射线脉冲星导航技术的空间试验平台,已在轨运行七年多,获得大批观测数据,本文收集了该卫星三年多的空间观测数据,开展了一些有益的技术探索.首先处... 脉冲星导航试验卫星(X-ray pulsar-based navigation-1,XPNAV-1)是我国首颗致力于探索X射线脉冲星导航技术的空间试验平台,已在轨运行七年多,获得大批观测数据,本文收集了该卫星三年多的空间观测数据,开展了一些有益的技术探索.首先处理分析了卫星对Crab脉冲星观测数据,得到Crab脉冲星的每轨、每天和总脉冲轮廓,结果表明,在时间维度上脉冲轮廓是稳定的,与国内外观测结果一致性较好;其次得到Crab脉冲星不同能段脉冲轮廓,分析了脉冲轮廓随能量变化特征;在能量维度上,得到了Crab脉冲星在不同脉冲相位区间的能谱,发现能谱与相位区间的脉冲强度成正比,表明我国自主研制的聚焦型X射线探测器具备良好的技术状态,也实现了卫星精确地“看得见”脉冲星的试验目标.最后利用XPNAV-1卫星的三天观测数据,实现基于最小二乘算法的脉冲星导航试验解算,得到卫星轨道确定精度约为56.93 km,分析发现XPNAV-1星对Crab脉冲星观测误差和初始轨道误差对当前导航解算精度影响较大. 展开更多

关键词 脉冲星导航 脉冲轮廓 特征能谱 导航解算 脉冲到达时间

下载PDF 职称材料

基于DSP的GPS定位解算算法研究与实现 被引量：4

5

作者 王萌 柴俊栓 王晓南 《现代电子技术》 2011年第23期160-163,166,共5页

采用TI公司的TMS320C6713DSP芯片实现了GPS接收机定位解算功能。利用该芯片实现GPS接收机各模块的调度,完成对时间观测量和导航电文的提取,进行卫星位置解算和用户位置解算以及对外接口。试验结果表明,根据该方案设计的GPS接收机工程样... 采用TI公司的TMS320C6713DSP芯片实现了GPS接收机定位解算功能。利用该芯片实现GPS接收机各模块的调度,完成对时间观测量和导航电文的提取,进行卫星位置解算和用户位置解算以及对外接口。试验结果表明,根据该方案设计的GPS接收机工程样机可以准确地实现定位解算功能。 展开更多

关键词 GPS接收机 TMS320C6713 中断 EMIF 定位解算

下载PDF 职称材料

钟滑动辅助GNSS定位算法研究 被引量：2

6

作者 李蝉 刘旭东 《飞行器测控学报》 2011年第5期72-75,共4页

针对GNSS卫星星座几何形状不好或者观测卫星数量不足,无法为导航解算和自主完好性监测提供足够观测量的问题,提出采用GNSS接收机时钟观测值进行辅助定位,提高定位精度,实现自主完好性监测。通过对接收机时钟建模,引入本地钟的钟差方程... 针对GNSS卫星星座几何形状不好或者观测卫星数量不足,无法为导航解算和自主完好性监测提供足够观测量的问题,提出采用GNSS接收机时钟观测值进行辅助定位,提高定位精度,实现自主完好性监测。通过对接收机时钟建模,引入本地钟的钟差方程、辅助接收机观测方程,从而建立了一套完整的钟滑动辅助定位算法。通过对采集的真实数据作计算机仿真,证明了该算法的可行性和有效性。结果表明,在卫星星座几何形状较差或者某颗卫星出现故障时,利用钟差辅助算法能够有效地排除故障星,得到较好的定位结果。 展开更多

关键词 全球导航卫星系统 时钟滑动 导航解算

下载PDF 职称材料

旋转多天线条件下导航解算方法 被引量：2

7

作者 刘旭东 刘广军 +1 位作者 李强 罗海英 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期466-470,475,共6页

现阶段,一般采用多天线GPS接收机测量空间旋转目标。由于各天线安装位置不同,存在跟踪点不一致问题,影响了测量精度,有必要采取措施消除该系统误差。根据载体姿态信息,分析了旋转条件下天线安装位置与载体质心的位置速度关系,设计了旋... 现阶段,一般采用多天线GPS接收机测量空间旋转目标。由于各天线安装位置不同,存在跟踪点不一致问题,影响了测量精度,有必要采取措施消除该系统误差。根据载体姿态信息,分析了旋转条件下天线安装位置与载体质心的位置速度关系,设计了旋转多天线条件下导航解算方法,将各天线观测值统一修正到载体质心,从而消除旋转条件下跟踪点不一致引入的系统误差。在载体姿态信息实时辅助下,该方法将天线安装位置不同引入的位置误差和速度误差分别减少至毫米量级和厘米量级,保证了高动态自旋载体测量精度。 展开更多

关键词 GPS 旋转载体 多天线 导航解算

下载PDF 职称材料

GNSS中基于双星故障的RAIM中的数学关系

8

作者 陈灿辉 张晓林 《遥测遥控》 2011年第2期33-38,共6页

从理论上推导全球导航卫星系统(GNSS)中基于双星故障的接收机自主完好性监测(RAIM)中的两个基本定理,为基于双星故障的RAIM技术提供了理论支撑。第一个定理给出了RAIM中奇偶矢量与导航误差的关系,指出了两者的统计独立性,它表明只能通... 从理论上推导全球导航卫星系统(GNSS)中基于双星故障的接收机自主完好性监测(RAIM)中的两个基本定理,为基于双星故障的RAIM技术提供了理论支撑。第一个定理给出了RAIM中奇偶矢量与导航误差的关系,指出了两者的统计独立性,它表明只能通过多次测量的累积以统计方法得到导航定位精度;第二个定理指出可通过偏差修正方式得到正确的导航解。这两个结论与单星故障假设条件下得到的结论是相同的,这就表明,基于单星故障假设的RAIM方法,其基本原理是可以通用于双星以至于多星故障情形的,只需在具体操作上进行适应性改进。另外,推导方法本身也提供了一种进行GNSS分析的有力工具。 展开更多

关键词 卫星导航 接收机自主完好性监测(RAIM) 奇偶矢量 残差矢量 导航误差 导航解

下载PDF 职称材料

应用星载GNSS接收机的Molniya轨道卫星测定轨方法 被引量：1

9

作者 董召勇 尤超蓝 李文峰 《航天器工程》 CSCD 北大核心 2017年第3期23-30,共8页

针对传统地基测定轨技术应用于Molniya轨道卫星时跟踪弧段不足和定位精度低的问题,提出了应用GNSS信息的测定轨方法,以满足任务对定轨和预报精度要求。分析了Molniya轨道对GNSS星座的导航信息可用性,研究了应用GNSS导航解的轨道确定及... 针对传统地基测定轨技术应用于Molniya轨道卫星时跟踪弧段不足和定位精度低的问题,提出了应用GNSS信息的测定轨方法,以满足任务对定轨和预报精度要求。分析了Molniya轨道对GNSS星座的导航信息可用性,研究了应用GNSS导航解的轨道确定及预报方法,仿真计算了两种数据精度模式下导航解作为测量数据参与轨道估算的定轨预报误差,并分析了测量轨道圈数和跟踪模型偏差等因素对定轨预报精度的影响。仿真结果表明:利用2圈的导航解参与运算的定轨误差在15m以内,预报6天的位置误差在60m以内。此方法具有精度高、稳定性好和数据需求量少等优点,对未来大椭圆轨道卫星测定轨工程实践具有借鉴意义。 展开更多

关键词 Molniya轨道 全球卫星导航系统 导航解 精密定轨 最小二乘估计

下载PDF 职称材料

美国SEXTANT项目脉冲星导航空间试验进展及启迪

10

作者 周庆勇 刘思伟 +2 位作者 姬剑锋 孙鹏飞 李奎 《测绘科学与工程》 2020年第5期61-66,共6页

X射线计时与导航技术的空间站在轨验证试验(SEXTANT),是美国国家航空和航天局(NASA)在国际空间站(ISS)上开展的脉冲星导航试验项目,首次利用毫秒脉冲星实现近地空间航天器优于10km的脉冲星导航试验。首先介绍了X射线脉冲星导航技术及SEX... X射线计时与导航技术的空间站在轨验证试验(SEXTANT),是美国国家航空和航天局(NASA)在国际空间站(ISS)上开展的脉冲星导航试验项目,首次利用毫秒脉冲星实现近地空间航天器优于10km的脉冲星导航试验。首先介绍了X射线脉冲星导航技术及SEXTANT项目发展过程,论述了SEXTANT项目的研究意义、系统结构和各部分技术细节;针对国际上首次在轨成功演示脉冲星导航空间试验,详细地论述了其实施操作过程及导航解算策略,有利于我们掌握其技术细节;最后简要地对比国内外脉冲星导航发展情况,提出了利用SEXTANT公开发布的观测数据检验我国脉冲星导航算法实用性的建议。 展开更多

关键词 脉冲星导航 毫秒脉冲星 X射线计时仪 导航解算 计时模型

下载PDF 职称材料

潜艇巡航目标导航定位仿真研究

11

作者 宋召青 王康 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第7期29-34,共6页

在研究潜艇航行的导航定位问题中,潜艇远程长航时要求导航系统稳定。但是由于惯性导航系统元件陀螺仪会产生漂移误差,造成定位精度不准。为了确保潜艇的航行安全以及可靠性,需要保证潜艇长航时导航定位的精度。提出采用Delta算子高速采... 在研究潜艇航行的导航定位问题中,潜艇远程长航时要求导航系统稳定。但是由于惯性导航系统元件陀螺仪会产生漂移误差,造成定位精度不准。为了确保潜艇的航行安全以及可靠性,需要保证潜艇长航时导航定位的精度。提出采用Delta算子高速采样方法,结合潜艇惯性导航系统误差模型,利用Delta算法对惯性导航系统误差方程进行解算,并进行常规卡尔曼滤波处理,实验结果表明,所得的经纬度定位精度较之传统的z域离散化解算方法优越,证明导航改进算法在高速采样情形下能有效提高潜艇长航时的导航定位精度。 展开更多

关键词 长航时 误差模型 卡尔曼滤波 导航解算

下载PDF 职称材料

单频实时GPS软件接收机导航解算的C++实现

12

作者 虞婧 陈熙源 《舰船电子工程》 2009年第2期50-54,共5页

针对单频实时GPS软件接收机的导航解算部分主要算法进行了研究,采用C++语言实现了该部分的仿真,并与MATLAB平台条件下仿真结果进行比较,仿真及测试结果表明采用C++语言编制的算法比MATLAB环境实时性要快近3倍,二者间方差的误差约为10-3... 针对单频实时GPS软件接收机的导航解算部分主要算法进行了研究,采用C++语言实现了该部分的仿真,并与MATLAB平台条件下仿真结果进行比较,仿真及测试结果表明采用C++语言编制的算法比MATLAB环境实时性要快近3倍,二者间方差的误差约为10-3米,满足一定条件下应用要求。并基于中频采样器GPS210A的前端在不同地区进行了实际数据验证,结果表明本程序可广泛运用于不同地区的导航解算,此时其误差产生的主要原因为电离层延迟。 展开更多

关键词 GPS软件接收机 导航解算 算法仿真

下载PDF 职称材料

基于FPGA的高速导航解算硬件实现

13

作者 沈继睿 郑永安 史忠科 《电子设计工程》 2014年第11期103-106,共4页

针对现有小型无人机导航系统的解算速度慢、多处理器核心臃肿可靠性差的缺点,实现了一种仅使用单一FPGA作为数据处理核心的小型高速导航解算系统。该系统对飞机运动方程组和导航方程组进行并行化分解,对相互独立的中间变量进行并行计算... 针对现有小型无人机导航系统的解算速度慢、多处理器核心臃肿可靠性差的缺点,实现了一种仅使用单一FPGA作为数据处理核心的小型高速导航解算系统。该系统对飞机运动方程组和导航方程组进行并行化分解,对相互独立的中间变量进行并行计算,使得单个运算周期能够同时进行6次浮点运算,在不盲目增加硬件消耗的条件下有效提高了解算速度。仿真和实验结果表明系统能够高效地进行导航信息解算,在小型无人机的导航控制领域有重要的工程应用价值。 展开更多

关键词 并行计算 FPGA 姿态解算 导航解算

下载PDF 职称材料

基于逆向导航解算和数据融合的SINS传递对准方法 被引量：8

14

作者 孙进 徐晓苏 +2 位作者 刘义亭 张涛 李瑶 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期727-732,共6页

提出两种观点:1)可以使用一段惯性传感器数据完成捷联惯性导航系统(SINS)的初始对准;2)通过在数据融合中加入逆向—正向SINS解算结果和外部参考数据,可以缩短传感器误差的估计时间。基于以上两观点,旨在不改变卡尔曼滤波器的情况下,短... 提出两种观点:1)可以使用一段惯性传感器数据完成捷联惯性导航系统(SINS)的初始对准;2)通过在数据融合中加入逆向—正向SINS解算结果和外部参考数据,可以缩短传感器误差的估计时间。基于以上两观点,旨在不改变卡尔曼滤波器的情况下,短时间内估计陀螺漂移的一种快速传递对准的方法。在一个参考数据更新周期内,储存了惯性传感器数据和参考数据,并且执行了逆向—正向捷联解算。与此同时,当相应的捷联解算结束后,执行数据融合算法。在上述的更新周期内,由于加入逆向—正向捷联解算,陀螺漂移估计操作增加了两次并且缩短了其估计时间。在舰船晃动的情况下,实验表明:与经典的方法相比,当两种方法的数据融合执行次数相等时,提出的方法缩短了对准时间,对准时间从300 s缩短到100 s;当对准时间相等时,方案1的纵摇、横摇和航向对准误差的均值分别为?0.6638、?0.5896、0.3941,其方差分别为1.0736、0.4629、2.1697,而方案2对应的均值和方差分别为?0.4632、?0.5026、0.3375和0.8828、0.3876、1.7289。由此可知,方案2的对准精度高于方案1。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 传递对准 数据融合 逆向—正向导航解算

下载PDF 职称材料

基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法

15

作者 张天 靳舒馨 +2 位作者 王强 刘刚 刘铁成 《导航与控制》 2023年第2期53-61,共9页

实时精准的相对姿态测量对于航天航空、军事装备具有重要意义。传统的惯性相对姿态测量利用两个惯性器件的角速度输出进行独立姿态积分解算,不便引入外部观测,限制了相对姿态测量的应用范围。提出了一种基于双惯性器件的角速度差分相对... 实时精准的相对姿态测量对于航天航空、军事装备具有重要意义。传统的惯性相对姿态测量利用两个惯性器件的角速度输出进行独立姿态积分解算,不便引入外部观测,限制了相对姿态测量的应用范围。提出了一种基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法,使用两个角速度输出与当前时刻的相对旋转矩阵,获取当前时刻相对角速度,积分得到被测物与载体的相对姿态。经450s相对测姿实验验证,所提方法与传统方法的偏差为0.060°(1σ,俯仰轴)与0.015°(1σ,航向轴),均比测量误差0.510°(1σ,俯仰轴)与0.372°(1σ,航向轴)小1个数量级,可以认为纯惯性时所提方法与传统方法的测姿精度等同。相较于传统方法,所提出的角速度差分相对姿态测量方法可以接入Kalman滤波器,在有观测量时具有更高精度,适用于航天器空间对接、头盔瞄准器等工程应用。 展开更多

关键词 惯性测量单元 捷联惯导解算 姿态测量 四元数

原文传递

基于逆向解算的管道检测高精度定位方法 被引量：3

16

作者 黄凤荣 孙凌宇 +2 位作者 郭兰申 李扬 钱法 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第4期435-439,共5页

针对埋地管道检测中需要精确确定管道变形、位移等处的位置问题,提出基于逆向解算的管道检测高精度定位方法。基于惯性导航系统误差传播特性,将检测过程中惯性元件陀螺、加速计以及里程计的输出作为一个时间序列,依据检测过程中的标记... 针对埋地管道检测中需要精确确定管道变形、位移等处的位置问题,提出基于逆向解算的管道检测高精度定位方法。基于惯性导航系统误差传播特性,将检测过程中惯性元件陀螺、加速计以及里程计的输出作为一个时间序列,依据检测过程中的标记点将检测过程分段,相邻两个标记点间为一段,以标记点为起始点分别做正向和逆向的导航解算,以每段的中间时刻为分割点,分别将正向解算的前二分之一数据和逆向解算的前二分之一数据作为系统的定位结果,从根本上降低系统的误差积累,提高系统的定位精度。采用实测数据将提出的方法与常用定位方法进行了比较,所提出的方法的最大定位误差为3 m,验证了方法的有效性。 展开更多

关键词 管道检测 误差传播特性 逆向解算 卡尔曼滤波

下载PDF 职称材料

微惯性导航解算与数据实时显示系统设计 被引量：1

17

作者 景增增 李杰 +1 位作者 胡陈君 刘俊 《科学技术与工程》 北大核心 2014年第15期300-303,共4页

针对工程应用中微小体积的导航解算应用场合,设计了一种FPGA+DSP架构的硬件导航解算系统,并通过无线传输将载体的三维运动姿态信息显示到上位机上。该系统中,FPGA是核心控制器,用来控制MIMU数据采集、启动DSP解算和导航参数的无线传输;... 针对工程应用中微小体积的导航解算应用场合,设计了一种FPGA+DSP架构的硬件导航解算系统,并通过无线传输将载体的三维运动姿态信息显示到上位机上。该系统中,FPGA是核心控制器,用来控制MIMU数据采集、启动DSP解算和导航参数的无线传输;DSP作为导航解算处理器,完成了导航参数的解算和数据传输。本设计系统具有功耗低、体积小和灵活性高的特点,能够完成MIMU数据的采集解算、无线传输和上位机显示,试验证明该方案切实可行。 展开更多

关键词 FPGA+DSP 无线传输 数据采集处理 导航解算

下载PDF 职称材料

载波相位辅助的GPS动态单点定位算法综述

18

作者 陆晨曦 李宏宇 +1 位作者 李闯 冯克明 《宇航计测技术》 CSCD 2014年第3期1-7,共7页

对载波相位辅助条件下应用于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)动态单点定位的各种算法进行了综合分析与比较。首先简要介绍定位算法中的基本公式与观测模型;然后分别对周跳修复与滤波解算两部分所应用的各种算法进行详细介... 对载波相位辅助条件下应用于全球定位系统(Global Positioning System,GPS)动态单点定位的各种算法进行了综合分析与比较。首先简要介绍定位算法中的基本公式与观测模型;然后分别对周跳修复与滤波解算两部分所应用的各种算法进行详细介绍并比较其性能与适用范围;最后对尚待解决的问题及可能的发展方向进行了总结。 展开更多

关键词 载波相位 GPS单点定位 ^+周跳修复 ^+导航解算

下载PDF 职称材料