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一种快速高精度GPS组合定位方法研究 被引量:21
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作者 王迪 陈光武 杨厅 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期67-73,共7页
为解决高速铁路采用GPS实现列车定位时因卫星信号中断而造成的定位差错问题,提出一种快速高精度GPS组合定位方法。在原有GPS卫星接收机的基础上结合里程计与三轴加速度陀螺仪传感器,一方面将列车高速行驶时卫星信号所产生的多普勒频移引... 为解决高速铁路采用GPS实现列车定位时因卫星信号中断而造成的定位差错问题,提出一种快速高精度GPS组合定位方法。在原有GPS卫星接收机的基础上结合里程计与三轴加速度陀螺仪传感器,一方面将列车高速行驶时卫星信号所产生的多普勒频移引入GPS卫星接收机,建立高速列车卫星信号捕获的数学模型,以提高信号捕获搜索效率;另一方面针对卫星定位数据中断时如何与捷联惯导/航位推算系统(SINS/DR)的数据相衔接的问题,提出基于LSKF算法的GPS/SINS/DR列车定位方法。仿真结果表明,该方法可实现卫星信号的快速捕获及高精度定位,对于提高采用GPS实现高速列车定位的质量有一定参考价值。 展开更多
关键词 高速铁路 gps组合定位 SINS/DR 信号捕获
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SINS/GPS组合导航系统选星算法 被引量:9
2
作者 黄昆 胡小毛 +2 位作者 李士心 窦玉宝 郝研 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期718-722,共5页
选星算法是SINS/GPS组合导航定位系统中一个重要的步骤。在最佳选星算法的基础上,提出了一种适用于基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧耦合组合系统的选星算法。该算法通过ENU(东北天)坐标系中几何矩阵及几何精度因子的定义,利用星历给出的... 选星算法是SINS/GPS组合导航定位系统中一个重要的步骤。在最佳选星算法的基础上,提出了一种适用于基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧耦合组合系统的选星算法。该算法通过ENU(东北天)坐标系中几何矩阵及几何精度因子的定义,利用星历给出的卫星在ENU坐标系中的高度角和方位角解算出最佳四颗导航定位卫星,即基于G矩阵的选星算法。通过与两种常规选星算法的对比,验证了本算法具有较强的工程实用性。此外又推导了基于G矩阵的伪距、伪距率的SINS/GPS组合系统量测方程。该算法避免了求解卫星的位置,从而有效减少了计算量。 展开更多
关键词 SINS/gps组合系统 紧耦合 几何精度因子 选星
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改进的强跟踪UKF算法及其在INS/GPS组合导航中的应用 被引量:27
3
作者 胡高歌 刘逸涵 +1 位作者 高社生 杨一 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第5期634-639,共6页
针对标准UKF缺乏对系统状态异常的自适应调整能力,导致滤波精度降低的问题,提出一种改进的强跟踪UKF算法。该算法采用假设检验的方法对异常状态进行检测,当系统状态发生异常时,对预测协方差阵引入次优渐消因子自适应的调整滤波增益,实... 针对标准UKF缺乏对系统状态异常的自适应调整能力,导致滤波精度降低的问题,提出一种改进的强跟踪UKF算法。该算法采用假设检验的方法对异常状态进行检测,当系统状态发生异常时,对预测协方差阵引入次优渐消因子自适应的调整滤波增益,实现对系统真实状态的强跟踪。该算法中次优渐消因子的确定无需计算系统模型的雅克比矩阵,提高了传统强跟踪UKF的实用性。将提出的算法应用于INS/GPS组合导航系统进行仿真验证,并与标准UKF进行比较,结果表明,在系统状态存在异常时,提出的带单重次优渐消因子的强跟踪UKF得到的东向、北向位置误差在[-13.7 m,14.9 m]以内,带多重次优渐消因子的强跟踪UKF得到的东向、北向位置误差在[-10.0 m,12.1 m]以内,滤波性能明显优于标准UKF,提高了组合导航系统的解算精度。 展开更多
关键词 强跟踪滤波 无迹卡尔曼滤波 次优渐消因子 INS/gps组合导航
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INS/GPS组合导航系统的数据同步技术研究 被引量:40
4
作者 游文虎 姜复兴 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第4期20-22,35,共4页
指出在组合导航系统进行有效的信息融合之前,对来自不同导航传感器的数据进行同步化处理是非常重要的前提。对INS (惯性导航系统)和GPS构成的组合系统中的数据同步技术进行研究,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS(每秒一个脉冲)作为参考... 指出在组合导航系统进行有效的信息融合之前,对来自不同导航传感器的数据进行同步化处理是非常重要的前提。对INS (惯性导航系统)和GPS构成的组合系统中的数据同步技术进行研究,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS(每秒一个脉冲)作为参考时标,软硬件相结合的实时数据同步方法。实验结果表明:该方法能保证数据在融合点上准确同步。 展开更多
关键词 INS/gps组合导航系统 数据同步 导航传感器 惯性导航系统 全球定位系统 中断
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MEMS-IMU/GPS组合导航中的多模态Kalman滤波器设计 被引量:11
5
作者 唐康华 吴美平 胡小平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第3期307-311,共5页
一般的Kalman滤波器要求有准确的动态和统计模型,而低成本的MEMS-IMU性能随着温度急剧变化,故在MEMS-IMU/GPS组合导航系统中使用一般的Kalman滤波器存在很多的局限性。针对低成本的MEMS-IMU/GPS组合导航系统,提出了多模态自适应滤波算法... 一般的Kalman滤波器要求有准确的动态和统计模型,而低成本的MEMS-IMU性能随着温度急剧变化,故在MEMS-IMU/GPS组合导航系统中使用一般的Kalman滤波器存在很多的局限性。针对低成本的MEMS-IMU/GPS组合导航系统,提出了多模态自适应滤波算法在MEMS-IMU/GPS组合导航系统中的应用;针对普通的多模态算法中的问题,采用修正的多模态自适应滤波算法来提高MEMS-IMU/GPS组合导航系统的性能。使用静态实时测试数据,验证了所提出的算法。测试结果表明,与普通Kalman滤波器相比,修正的多模态滤波算法提高了MEMS-IMU/GPS组合导航系统的性能;采用所提出的算法,MEMS-IMU/GPS组合导航系统的短时间静态位置精度小于5m(标准差),速度精度小于0.1m/s(标准差),姿态角精度小于0.5°(标准差)。 展开更多
关键词 MEMS-IMU/gps组合导航 修正的多模态滤波 KALMAN滤波器 低成本
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基于DSP的MIMU/GPS组合导航系统研究 被引量:11
6
作者 黄丽斌 周百令 单茂华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第3期12-15,共4页
介绍了一种以DSP为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计,它具有体积小、成本低等优点。针对系统噪声难于准确统计的情况,系统采用了一种适用于系统噪声协方差阵未知情况下的自适应卡尔曼滤波算法,用它作为组合算法,并对组合导航系统进行了... 介绍了一种以DSP为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计,它具有体积小、成本低等优点。针对系统噪声难于准确统计的情况,系统采用了一种适用于系统噪声协方差阵未知情况下的自适应卡尔曼滤波算法,用它作为组合算法,并对组合导航系统进行了数字仿真。结果表明:该自适应滤波算法可以有效地抑制滤波发散,增强了系统对环境的适应性。 展开更多
关键词 DSP MIMU/gps组合导航系统 系统设计 数字信号处理器 自适应卡尔曼滤波 捷联导航计算机 微型惯性测量组合
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INS/GPS组合导航方式及应用前景 被引量:11
7
作者 韩军海 谢玲 陈家斌 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2002年第4期66-68,76,共4页
主要对惯性导航与卫星导航的各种组合方式作了详细的介绍 ,并分析了采用 INS与 GPS相结合时整个系统的性能和滤波算法 ,并对 INS/GPS组合导航的应用前景做了一般性的分析。
关键词 INS/gps组合导航 惯性导航 卫星导航
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MIMU/GPS组合导航系统研究 被引量:4
8
作者 杨艳娟 金志华 +1 位作者 田蔚风 钱峰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第5期1-4,共4页
根据智能交通对车辆导航和定位的要求,研究了MIMU与GPS松散组合导航系统,以速度、位置作为观测量设计了Kalman 滤波器。为了验证系统的性能,利用MIMU实验室测试数据和GPS仿真数据对该组合导航系统进行了半物理仿真,分别给出了纯MIMU、... 根据智能交通对车辆导航和定位的要求,研究了MIMU与GPS松散组合导航系统,以速度、位置作为观测量设计了Kalman 滤波器。为了验证系统的性能,利用MIMU实验室测试数据和GPS仿真数据对该组合导航系统进行了半物理仿真,分别给出了纯MIMU、组合导航系统及GPS信号短时间丢失时的位置误差仿真曲线。分析结果表明组合系统具有良好的长期工作精度,能够满足车辆导航和定位的要求。 展开更多
关键词 MIMU/gps组合导航系统 智能交通 松散组合导航系统 半物理仿真 车辆导航 车辆定位 交通管理
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基于自适应滤波器的MIMU/GPS组合系统的研究 被引量:7
9
作者 唐康华 吴美平 胡小平 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2007年第4期398-401,共4页
设计了微惯性测量单元/卫星导航(MIMU/GPS)组合导航系统原理样机。针对低成本MIMU/GPS组合导航中的Kalman滤波器设计滤波参数(包括系统噪声方差阵Q和测量噪声协方差阵R)影响的问题,系统的分析了Kalman滤波器参数的选取对系统状态变量的... 设计了微惯性测量单元/卫星导航(MIMU/GPS)组合导航系统原理样机。针对低成本MIMU/GPS组合导航中的Kalman滤波器设计滤波参数(包括系统噪声方差阵Q和测量噪声协方差阵R)影响的问题,系统的分析了Kalman滤波器参数的选取对系统状态变量的估计精度和收敛性能的影响。根据分析设计了自适应估计技术的Kalman滤波器。试验结果表明:对于低成本MIMU/GPS组合导航采用自适应估计技术估计可得到满意的性能,在静态条件下,位置精度优于5 m(标准差),速度精度优于0.1 m/s;系统提供水平姿态角精度优于0.2°;航向角精度优于0.5°(磁罗盘辅助)。 展开更多
关键词 MIMU/gps组合导航 自适应卡尔曼滤波器 滤波器参数 姿态角
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基于BDS/GPS组合的短基线相对定位性能分析 被引量:3
10
作者 陈健 赵兴旺 +1 位作者 刘超 张翠英 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2017年第2期192-196,共5页
基于北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)组合定位的时空基准统一,文章详细介绍了BDS/GPS定位的函数模型和随机模型。在载波相位相对定位的算法基础上,编写BDS/GPS... 基于北斗卫星导航系统/全球定位系统(BeiDou Navigation Satellite System/Global Positioning System,BDS/GPS)组合定位的时空基准统一,文章详细介绍了BDS/GPS定位的函数模型和随机模型。在载波相位相对定位的算法基础上,编写BDS/GPS组合定位程序处理实测BDS/GPS短基线数据,从空间位置精度因子(position dilution of precision,PDOP)、整周模糊度固定以及定位精度等多方面分析BDS/GPS组合定位的性能。结果表明:BDS/GPS组合的PDOP值要小于单个系统的值,而且稳定性好,双系统的观测精度好于单个系统;BDS/GPS组合的短基线相对定位中单历元模糊度固定率高达98%,比GPS、BDS单系统单历元模糊度固定率分别提高了4.3%和21.0%。BDS/GPS组合的短基线定位精度在E、N方向定位结果优于1cm,U方向定位结果优于2cm,比单GPS系统在E、N方向定位精度分别提高25%、4.7%,在U方向定位精度提高12.8%。 展开更多
关键词 BDS/gps组合定位 数学模型 整周模糊度 精度分析
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发射系下SINS/GPS组合导航系统的算法研究 被引量:3
11
作者 殷德全 熊智 +2 位作者 施丽娟 林爱军 郁丰 《兵工自动化》 2017年第10期6-10,共5页
基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法。搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型... 基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法。搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型,传感器获取的导航量测信息直接在发射系下进行捷联惯导解算,为飞行器等提供位置、姿态等信息。采用STM32、XSENS惯性器件和GPS接收机构建相应的算法验证平台。实验结果表明:发射系下的SINS/GPS组合导航系统能提供较高的导航精度,从而验证了发射系下的SINS/GPS组合导航系统算法的正确性与合理性。 展开更多
关键词 发射惯性系 SINS/gps组合导航 EKF 硬件平台
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一种改进的低成本车载MIMU/GPS组合导航系统算法 被引量:2
12
作者 阮晓明 程咏梅 +1 位作者 程承 潘泉 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期952-956,共5页
针对低成本车载MIMU/GPS组合导航系统中存在的航向角可观测性较弱的问题,建立了一种加入GPS测速所获得的航向角信息的量测方程,增强系统航向角的可观测性,从而解决了低成本车载MIMU/GPS组合导航中的航向角可观测性较弱的问题。同时,为... 针对低成本车载MIMU/GPS组合导航系统中存在的航向角可观测性较弱的问题,建立了一种加入GPS测速所获得的航向角信息的量测方程,增强系统航向角的可观测性,从而解决了低成本车载MIMU/GPS组合导航中的航向角可观测性较弱的问题。同时,为提高实时计算效率,并考虑低精度惯性器件噪声统计特性不易准确获得,采用降阶状态模型,并设计改进型强跟踪卡尔曼滤波与U-D分解相结合的滤波算法来抑制模型不精确造成的滤波发散。跑车实验表明,所设计的方法能够很好适用于低成本车载MIMU/GPS组合导航系统。 展开更多
关键词 MIMU gps组合导航 航向角 改进型强跟踪卡尔曼滤波 U-D分解滤波
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基于MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法的研究 被引量:3
13
作者 刘辉 席德科 晏登洋 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2007年第4期36-39,共4页
文中提出了基于MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法。系统以MEMSIMU为传感器核心,采用位置和速度组合,运用该算法对系统模型误差和量测噪声协方差误差具有良好的自适应性。
关键词 MIMU/gps组合导航 卡尔曼滤波 MEMS
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GPS组合天线相位中心垂直分量偏差的试验测定 被引量:2
14
作者 高伟 徐绍铨 李利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第4期413-417,共5页
采用室外天线测定法,对Topcon,Trimble,Leica等3种类型、5种型号的GPS接收机天线进行了组合实验.用Bernese软件进行数据处理时,计算出了各种组合天线之间的相位中心垂直分量偏差的差值,获得了毫米级的精度.实验表明,同种类型同种型号的... 采用室外天线测定法,对Topcon,Trimble,Leica等3种类型、5种型号的GPS接收机天线进行了组合实验.用Bernese软件进行数据处理时,计算出了各种组合天线之间的相位中心垂直分量偏差的差值,获得了毫米级的精度.实验表明,同种类型同种型号的GPS接收机天线之间,其相位中心垂直分量偏差的差值在1mm左右甚至小于1mm;而同种类型不同型号或者不同类型的GPS接收机天线之间,其相位中心垂直分量偏差的差值都很大,达到几毫米甚至几厘米,应加以改正,以获得准确可靠的高程分量变形值. 展开更多
关键词 gps组合天线 相位中心 垂直分量偏差 测定
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即时定位与制图辅助的INS/GPS组合导航系统 被引量:4
15
作者 曹梦龙 崔平远 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第4期431-434,共4页
即时定位与制图可以在线构建环境特征地图同时利用所建地图辅助定位,可以建立基于特征地图的的地形辅助全自主式导航系统。当GPS信号有效时,导航系统利用INS/GPS组合方式进行精确导航,同时在线建立特征地图,并不断更新修正地图。当GPS... 即时定位与制图可以在线构建环境特征地图同时利用所建地图辅助定位,可以建立基于特征地图的的地形辅助全自主式导航系统。当GPS信号有效时,导航系统利用INS/GPS组合方式进行精确导航,同时在线建立特征地图,并不断更新修正地图。当GPS信号无效的时候,之前建立的地图用来修正惯导误差,约束惯导误差在一定的范围内,达到精确导航的目的。将及时定位与制图在线制图的功能引入组合导航系统使得该系统具有在线跟踪路标制图和限制系统误差扩延的能力,此性能通过计算机仿真得到验证。 展开更多
关键词 即时定位与制图 INS/gps组合 地形辅助 自主导航
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基于粒子群优化的UKF在SINS/GPS组合导航中的应用 被引量:16
16
作者 徐晓苏 闫琳宇 +2 位作者 吴晓飞 庞东 彭源源 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期196-201,共6页
针对组合导航中使用传统Kalman滤波方法时噪声协方差矩阵参数需要耗时耗力反复试验得到的问题,提出利用粒子群优化算法对卡尔曼滤波器的滤波参数Q和R进行寻优后用于组合导航的方法。将滤波参数Q和R作为粒子进行寻优,将粒子群算法优化得... 针对组合导航中使用传统Kalman滤波方法时噪声协方差矩阵参数需要耗时耗力反复试验得到的问题,提出利用粒子群优化算法对卡尔曼滤波器的滤波参数Q和R进行寻优后用于组合导航的方法。将滤波参数Q和R作为粒子进行寻优,将粒子群算法优化得到的滤波参数值作为卡尔曼滤波器输入参数,用于SINS/GPS组合导航系统。仿真实验结果表明,12次实验中粒子群算法搜索出的参数均值分别为0.0208(°)/h、94.7827?g,接近所设置的噪声参数值与标准参数值0.02(°)/h、100?g。半物理实验结果表明,在实际系统中,与经验参数值用于卡尔曼滤波器相比,粒子群算法优化得到的滤波参数值位置估计精度提高了15%~30%,从而提高了组合导航性能。 展开更多
关键词 粒子群算法 SINS/gps组合导航 无迹卡尔曼滤波 滤波参数
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光纤陀螺与GPS组合定姿技术在航天器上的应用研究 被引量:12
17
作者 王海 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第1期49-54,共6页
在重量轻、功耗低和可靠性高等较高技术要求下,采用光纤陀螺与GPS组合定姿定轨技术,作为微小型航天器或舱外机动装置上高精度自主姿态确定系统,文中重点研究了光纤陀螺与GPS组合定姿在航天器定姿中的应用情况。
关键词 光纤陀螺 航天器控制 姿态确定 gps组合 定姿技术 姿态动力学 机动闭路控制
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无陀螺的GFSINS/GPS组合导航新方法研究 被引量:1
18
作者 杨波 高社生 张震龙 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2005年第2期14-17,共4页
设计了一种可行的加速度计配置方式以构成无陀螺捷联惯导系统( GFSINS) ,并将GFSINS与GPS构成组合导航系统,提出了组合导航系统的实现方案和组合算法。实验仿真结果表明,与无陀螺捷联惯导系统相比,该组合导航系统的精度和容错性能显著... 设计了一种可行的加速度计配置方式以构成无陀螺捷联惯导系统( GFSINS) ,并将GFSINS与GPS构成组合导航系统,提出了组合导航系统的实现方案和组合算法。实验仿真结果表明,与无陀螺捷联惯导系统相比,该组合导航系统的精度和容错性能显著提高。 展开更多
关键词 INS/gps组合导航 无陀螺捷联惯导系统 组合导航系统 配置方式 加速度计 组合算法 实现方案 仿真结果 容错性能
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定位用SINS/GPS组合算法仿真及分析 被引量:4
19
作者 屈新芬 李世玲 魏可惠 《信息与电子工程》 2006年第4期258-263,共6页
从SINS/GPS(StrapdownInertialNavigationSystem/GlobalPositionSystem)组合系统算法设计的总体方案入手,给出了低动态载体定位或高动态载体短时定位用的一种捷联解算算法,推导了SINS/GPS组合算法采用的惯性测量误差方程,结合某载体运... 从SINS/GPS(StrapdownInertialNavigationSystem/GlobalPositionSystem)组合系统算法设计的总体方案入手,给出了低动态载体定位或高动态载体短时定位用的一种捷联解算算法,推导了SINS/GPS组合算法采用的惯性测量误差方程,结合某载体运动参数,对几种情况下的SINS/GPS组合定位误差进行了仿真,并对仿真结果进行了比较,为工程应用奠定了基础。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 SINS/gps组合系统 误差状态方程 捷联解算算法 定位误差
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基于实时调节GPS射频前端采样周期的INS辅助GPS组合导航方法 被引量:1
20
作者 王熙赢 陈熙源 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期49-53,共5页
为了提高GPS卫星接收机在高动态环境下的跟踪能力,提出了一种基于GPS射频前端采样周期实时调节的INS辅助GPS组合导航方法。首先通过组合滤波器将INS导航信息和GPS导航信息进行融合,修正INS导航信息误差。然后利用修正后的INS导航信息和... 为了提高GPS卫星接收机在高动态环境下的跟踪能力,提出了一种基于GPS射频前端采样周期实时调节的INS辅助GPS组合导航方法。首先通过组合滤波器将INS导航信息和GPS导航信息进行融合,修正INS导航信息误差。然后利用修正后的INS导航信息和GPS导航电文,实时计算出载体相对于每颗卫星的多普勒频移,并将得到的多普勒频移换算为GPS中频信号载波的波长变化。最后根据载波的波长变化实时调节GPS接收机射频前端ADC的采样时间间隔,补偿因为多普勒频移导致的中频数字信号采样点变化,隔离多普勒频移对GPS接收机跟踪环路的影响。仿真结果表明,此方法可以在不改变传统GPS接收机跟踪环路结构的前提下,显著提升GPS接收机的高动态性能,即使在多普勒频移变化率为5000 Hz/s的情况下,GPS跟踪环路仍能可靠工作。 展开更多
关键词 全球定位系统 惯性导航系统 INS/gps组合 射频前端 高动态
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