检索结果-南通市图书馆

多矢量定姿的SVD和QUEST算法等价性分析

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中国惯性技术学报 2019年第5期27卷 568-572页

作者：严恭敏陈若彤郭鹍西北工业大学自动化学院西安710072 中船航海科技有限责任公司北京100070

针对姿态确定的Wahba问题,证明了姿态矩阵的奇异值分解(SVD)算法与三种四元数特征向量求解(QUEST)算法之间的等价性,给出了一种快速奇异值分解算法,其计算量接近于传统的ESOQ2快速算法,对几种算法进行了仿真验证。理论分析和仿真实验表... 详细信息

针对姿态确定的Wahba问题,证明了姿态矩阵的奇异值分解(SVD)算法与三种四元数特征向量求解(QUEST)算法之间的等价性,给出了一种快速奇异值分解算法,其计算量接近于传统的ESOQ2快速算法,对几种算法进行了仿真验证。理论分析和仿真实验表明,就当前计算机的运算能力而言,各种算法之间的数值计算精度和计算量并无显著差别,均可满足实际使用需求。对于多矢量定姿或捷联惯导的惯性系初始对准问题,建议采用姿态矩阵优化和奇异值求解的方法进行描述,更加简洁和直观。

关键词：捷联惯导系统姿态确定奇异值分解 QUEST估计方法

惯性/天文组合导航中的时空坐标转换及其误差分析

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中国惯性技术学报 2022年第1期30卷 89-95,103页

作者：严恭敏戴晨杰陈若彤西北工业大学自动化学院西安710072

针对惯性/天文组合导航中将天文传感器测量信息从天球坐标系到地球坐标系转换的问题,研究了其转换过程中涉及到的时间系统和坐标转换关系,前者包括世界时、地球时、太阳系质心力学时、原子时和协调世界时等时间概念,后者包括岁差、章动... 详细信息

针对惯性/天文组合导航中将天文传感器测量信息从天球坐标系到地球坐标系转换的问题,研究了其转换过程中涉及到的时间系统和坐标转换关系,前者包括世界时、地球时、太阳系质心力学时、原子时和协调世界时等时间概念,后者包括岁差、章动、视恒星时和极移等旋转变换。对坐标转换过程中小于0.1″的因素进行了忽略和近似简化,误差分析表明,除地球自转角的计算需要比较精确的UT1时间外,其他天文参数计算中的时间输入均可直接使用UTC时间代替。仿真结果显示,所提简化算法的转换精度达到了0.2″,满足角秒级的天文传感器测姿精度需求。

关键词：惯性/天文组合导航时空坐标转换误差分析基础天文标准库

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个人导航融合建筑平面信息的粒子滤波方法

中国惯性技术学报 2013年第1期21卷 1-6页

作者：谢波江一夫严恭敏任宏科西安航天精密机电研究所西安710100 西北工业大学自动化学院西安710072

针对低成本IMU自主个人导航系统方位漂移的问题,提出了一种融合鞋式IMU、楼层平面图的个人导航解决方案,为实现精度较高的室内相对定位设计了一种新的辅助粒子滤波算法。引入卡尔曼滤波+粒子滤波的级联框架,底层卡尔曼滤波器在捷联解算... 详细信息

针对低成本IMU自主个人导航系统方位漂移的问题,提出了一种融合鞋式IMU、楼层平面图的个人导航解决方案,为实现精度较高的室内相对定位设计了一种新的辅助粒子滤波算法。引入卡尔曼滤波+粒子滤波的级联框架,底层卡尔曼滤波器在捷联解算的基础上,利用零速修正技术估计IMU的位置和姿态;上层粒子滤波器提取步行中每一步的步长和方位变化作为量测,建立相应的步行运动模型融入非线性地图匹配技术。考虑室内应用情境,通过对传递粒子的多步推演预测和选择性剔除,推导了一种新的粒子滤波算法。采集低精度IMU的室内行走数据验证了算法的有效性:约300 m行程的室内导航最终位置误差不超过0.3 m。表明提出的级联滤波算法框架能有效解决建筑平面信息辅助情形下的个人导航问题,新设计的粒子滤波算法有助于提高个人导航系统连续位置测定的精度和可靠性。

关键词：个人导航室内定位辅助粒子滤波地图匹配

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基于矩阵卡尔曼滤波的捷联惯导初始对准算法

中国惯性技术学报 2018年第5期26卷 585-590页

作者：崔潇秦永元严恭敏周琪西北工业大学自动化学院西安710129 西安飞行自动控制研究所西安710065 飞行器控制一体化技术国防科技重点实验室西安710065

针对捷联惯导系统大失准角晃动基座条件下的初始对准问题,提出了一种基于矩阵卡尔曼滤波的抗干扰自对准算法。该方法将传统大失准角非线性对准问题,简化为确定初始时刻姿态的线性矩阵卡尔曼滤波估计问题。借鉴惯性系REQUEST算法,将重力... 详细信息

针对捷联惯导系统大失准角晃动基座条件下的初始对准问题,提出了一种基于矩阵卡尔曼滤波的抗干扰自对准算法。该方法将传统大失准角非线性对准问题,简化为确定初始时刻姿态的线性矩阵卡尔曼滤波估计问题。借鉴惯性系REQUEST算法,将重力矢量在惯性系下的投影作为量测,利用K矩阵在对准过程中为常值特性,以其作为待估计的状态可避免系统模型误差和初始误差的影响,同时避免了传统方法对失准角大、小的假设,也不再区分粗、精对准过程,适用于任意姿态、无初值条件下的对准。在发动机振动及外界扰动条件下进行了四个方位的对准试验,试验表明,对于导航级惯导系统,算法可在5 min内完成初始对准且统计方位均方差小于3'(1σ),略优于传统算法。

关键词：初始对准 REQUEST算法 K矩阵矩阵卡尔曼滤波

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捷联惯导算法及车载组合导航系统研究

捷联惯导算法及车载组合导航系统研究

作者：严恭敏西北工业大学

学位级别：硕士

捷联惯导系统(SINS)的惯性器件(陀螺仪和加速度计)直接固联在载体上，这就给捷联系统的软、硬件设计提出了有别于平台惯导系统的特殊问题。对捷联惯导系统的研究一方面致力于对载体运动信息的精确测量，另一方面致力于求取导航解的精确... 详细信息

捷联惯导系统(SINS)的惯性器件(陀螺仪和加速度计)直接固联在载体上，这就给捷联系统的软、硬件设计提出了有别于平台惯导系统的特殊问题。对捷联惯导系统的研究一方面致力于对载体运动信息的精确测量，另一方面致力于求取导航解的精确算法。本文的主要研究工作如下： 1．针对当前捷联惯导系统中惯性器件的输出大多采用增量形式的数据输出，简要介绍了适合于增量形式数据处理的捷联算法基本理论。基本理论包括四元数和等效旋转矢量算法、圆锥误差及其补偿算法、划船误差产生的机理及其补偿算法、涡卷误差产生的机理及其补偿算法。 2．以东北天坐标系为导航坐标系，假定姿态、速度和位置更新周期相同时，详细推导了捷联惯导的数字迭代算法。仿真结果表明：捷联惯导算法能实现对姿态圆锥误差和速度划船误差的补偿。 3．对捷联惯导系统、里程仪(OD)和全球定位系统(GPS)误差方程进行了分析，建立了以捷联惯导系统为主的用于卡尔曼滤波的系统方程和观测方程，给出了车载组合导航系统的分布式滤波组合方案。仿真结果表明：组合导航系统在反馈校正时能有效地抑制导航误差。本文有如下创新点： 1．在捷联惯导数字迭代算法中，姿态算法有效处理了导航坐标系旋转的影响，利用位置矩阵求解位置的方法很容易地解决了涡卷误差的补偿问题。程序设计者可按照论文中的捷联惯导迭代算法编制出实用的程序。 2．在模拟航迹基础上，对捷联惯性导航算法和车载组合导航系统进行了面向对象的C++程序设计和仿真。

关键词：捷联惯导系统,圆锥误差,划船误差,涡卷误差,组合导航系统,模拟航迹

同方学位论文库评论

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车载航位推算系统误差补偿技术研究

西北工业大学学报 2006年第1期24卷 26-30页

作者：严恭敏秦永元杨波西北工业大学自动化学院陕西西安710072

车载航位推算系统算法简单并且容易实现误差补偿。当惯组(IMU)安装到载车上存在安装误差时,推导了航位推算(DR)算法和航位推算误差,并对航位推算误差进行了详细分析,得出航位推算轨迹和真实轨迹相似的原理。基于相似性原理阐述了利用设... 详细信息

车载航位推算系统算法简单并且容易实现误差补偿。当惯组(IMU)安装到载车上存在安装误差时,推导了航位推算(DR)算法和航位推算误差,并对航位推算误差进行了详细分析,得出航位推算轨迹和真实轨迹相似的原理。基于相似性原理阐述了利用设定路标和零速修正(ZUPT)等方法对各种误差进行补偿的算法。跑车试验验证了航位推算算法和误差补偿的正确性和有效性。

关键词：航位推算误差补偿路标零速修正

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一种锚泊条件下捷联惯导系统级标定方法

中国惯性技术学报 2020年第1期28卷 1-7页

作者：杨小康严恭敏李四海西北工业大学自动化学院西安710129

捷联惯导的误差参数标定,一般是在实验室静基座或外场轻微晃动干扰基座下进行的,不能满足舰船出海期间在锚泊条件下对捷联系统进行标定的需求。针对此问题,提出了一种舰船锚泊条件捷联系统级标定方法。通过设置合适的卡尔曼滤波器量测... 详细信息

捷联惯导的误差参数标定,一般是在实验室静基座或外场轻微晃动干扰基座下进行的,不能满足舰船出海期间在锚泊条件下对捷联系统进行标定的需求。针对此问题,提出了一种舰船锚泊条件捷联系统级标定方法。通过设置合适的卡尔曼滤波器量测误差参数和延长系统级标定时间,来减小锚泊运动的影响,使系统级标定结果准确稳定。通过设置不同的惯导系统误差,进行多次锚泊条件系统级标定仿真,对所提方法进行验证。仿真结果表明,在经过系统级标定后,加速度计零偏误差小于10μg,陀螺和加速度计的刻度系数误差小于30ppm,两者的安装误差角小于10’’。舰船锚泊条件系统级标定方法可以在舰船出海后不依赖外部测量信息标定惯导的部分参数,具有一定的应用参考价值。

关键词：系统级标定锚泊运动惯性导航卡尔曼滤波

一种求解等效旋转矢量高阶误差补偿系数的新方法

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中国惯性技术学报 2020年第3期28卷 347-352,396页

作者：严恭敏李思锦郭正东西北工业大学自动化学院西安710072 海军潜艇学院青岛266199

在传统等效旋转矢量多子样算法中,仅考虑了二阶不可交换误差的补偿而忽略了高阶项的影响,算法精度有限。高阶误差补偿算法在一定程度上提高了等效旋转矢量的计算精度,但是其系数求解方法比较烦琐。针对以上问题,提出一种采用数值仿真方... 详细信息

在传统等效旋转矢量多子样算法中,仅考虑了二阶不可交换误差的补偿而忽略了高阶项的影响,算法精度有限。高阶误差补偿算法在一定程度上提高了等效旋转矢量的计算精度,但是其系数求解方法比较烦琐。针对以上问题,提出一种采用数值仿真方法进行误差补偿算法系数的求解方法,将等效旋转矢量方程(Bortz方程)分解为互不相关的不同重数的角速度叉乘积的形式,随机仿真生成高阶误差期望值和一组角增量的叉乘积,建立量测方程组,通过角增量矩阵秩的计算化简消除叉乘积之间的相关性,最终求得所有误差补偿系数,所提方法具有操作简单和易于推广的突出优点。在大锥角圆锥运动和大角度机动环境下进行了对比仿真验证,与传统算法相比新的高阶算法的精度提高了2~3个数量级。

关键词：捷联姿态算法等效旋转矢量高阶误差补偿系数随机仿真

基于欧拉平台误差角的SINS非线性误差模型研究

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西北工业大学学报 2009年第4期27卷 511-516页

作者：严恭敏严卫生徐德民西北工业大学航海学院陕西西安710072 水下信息处理与控制国家级重点实验室陕西西安710072

捷联惯导系统(SINS)误差模型是研究SINS误差传播特性和进行多导航系统间信息融合的基础。文章利用欧拉平台误差角表示理论导航坐标系与计算导航坐标系之间的失准角,推导了SINS非线性误差模型,在大方位失准角误差和小失准角误差条件下做... 详细信息

捷联惯导系统(SINS)误差模型是研究SINS误差传播特性和进行多导航系统间信息融合的基础。文章利用欧拉平台误差角表示理论导航坐标系与计算导航坐标系之间的失准角,推导了SINS非线性误差模型,在大方位失准角误差和小失准角误差条件下做了简化研究。提出了基于外界阻尼信息的阻尼SINS算法及其误差模型,有利于减小计算量和降低误差分析的复杂性。最后,对大欧拉平台误差角下SINS误差模型进行了准确性检验,仿真结果表明误差模型能完美地反映SINS误差特性。

关键词：惯性导航系统计算机仿真捷联惯导系统欧拉平台误差角非线性误差模型