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传感技术学报 2023年第7期36卷 1073-1078页

作者：邢文芳冯寄东徐元毕淑慧中国兵器工业集团第五三研究所山东济南250031 济南大学自动化与电气工程学院山东济南250022

为了提高移动机器人的室内定位精度,提出了一种惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)/双目视觉松组合导航模型,在INS与双目视觉同步获取到移动机器人位置信息的基础上,通过滤波算法对INS与双目视觉测量得到的移动机器人位置进... 详细信息

为了提高移动机器人的室内定位精度,提出了一种惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)/双目视觉松组合导航模型,在INS与双目视觉同步获取到移动机器人位置信息的基础上,通过滤波算法对INS与双目视觉测量得到的移动机器人位置进行数据融合,充分融合INS和双目视觉各自的优势,最终得到当前时刻的移动机器人的位置估计。针对滤波算法,提出了双程无偏有限脉冲响应(Unbiased Finite Impulse Response,ufir)滤波算法,该算法首先采用自适应ufir前向滤波,通过引入预先设置的滤波窗口长度以及马氏距离,完成对当前时刻ufir滤波算法最优滤波窗口长度的计算。在此基础上,通过后向ufir平滑以及再次前向ufir滤波,最终得到当前时刻最优的移动机器人位置估计。实际测试结果表明,所提出的双程ufir算法能够有效地提高室内移动机器人的定位精度,与传统ufir滤波算法相比,所提出的位置均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)降低了11.64%。

关键词： INS 双目视觉 ufir 组合导航

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车载捷联惯导初始对准技术研究

车载捷联惯导初始对准技术研究

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作者：邬佳哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)已经在军事、民用等领域得到了广泛应用。初始对准作为整个捷联惯导系统工作前的关键步骤,其精度决定了整个导航系统的精度。车载捷联惯导初始对准分为静基座初始对准和动... 详细信息

捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)已经在军事、民用等领域得到了广泛应用。初始对准作为整个捷联惯导系统工作前的关键步骤,其精度决定了整个导航系统的精度。车载捷联惯导初始对准分为静基座初始对准和动基座初始对准,其技术指标主要包括对准精度和对准时间。本课题针对车载捷联惯导系统实际工作环境中出现的惯性器件启动漂移、静基座初始对准过程中人为噪声干扰以及动基座初始对准过程中全球定位系统(Global Positioning System,GPS)速度误差和噪声失配等问题,提出相应的解决办法,具体研究内容如下:首先,针对车载捷联惯导系统初始对准情况下光纤陀螺和加速度计出现启动漂移的问题,通过采集分析光纤陀螺和加速度计在不同温度下启动的实测数据,研究了光纤陀螺和加速度计漂移与温度及温度变化率之间的关系,通过对目前光纤陀螺和加速度计漂移补偿模型进行简化,减小了计算量,实测数据验证了简化的模型能够有效补偿惯性器件启动漂移并缩短系统初始对准时间。其次,针对车载捷联惯导系统静基座初始对准过程中人为噪声干扰的问题,通过采集车载捷联惯导静基座下人员上下车、驻车发动机启动等情况的惯性器件数据输出,分析了其噪声特性,提出了改进的基于小波阈值策略的经验模态分解降噪算法,实测数据验证了该方法的降噪效果以及对提高静基座下初始对准算法稳定性的有效性。然后,针对动基座初始对准过程中GPS速度误差导致量测矢量误差增大的问题,提出了基于鲁棒反馈策略的惯性系初始对准算法,该方法基于前一个时刻估计的姿态预测当前时刻的量测矢量,并根据当前时刻的量测矢量求得当前时刻的方差,对前一个时刻的方差和当前时刻的方差进行比较并基于鲁棒控制的策略对当前量测矢量进行调整和反馈,仿真和实测数据验证了该方法能够有效提高动基座对准精度。最后,针对动基座初始对准过程中噪声失配的问题,通过对姿态误差进行分析建立系统状态空间模型,并引入无偏有限冲击响应(Unbiased Finite Impulse Response,ufir)滤波的思想,提出了基于ufir的惯性系初始对准算法,ufir滤波器不需要像卡尔曼滤波器(Kalman Filter,KF)一样设置Q阵和R阵,其利用观测窗长内的有限测量数据进行无偏状态估计,降低了系统噪声和量测噪声特性未知或者改变时对姿态估计的影响,仿真和实测数据验证了该方法的有效性。

关键词：启动漂移经验模态分解小波降噪鲁棒反馈 ufir

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