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基于改进IMU预积分的视觉惯性导航算法
1
作者 刘明 梁凯 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第1期37-41,46,共6页
在视觉惯性同步定位与地图构建系统中,IMU的测量精度不足常常导致机器人的自主定位受限。针对此问题,提出了一种改进IMU预积分的算法。首先,采用四阶龙格-库塔法计算IMU预积分量;然后,将改进后的IMU预积分量与相机数据进行紧耦合融合,... 在视觉惯性同步定位与地图构建系统中,IMU的测量精度不足常常导致机器人的自主定位受限。针对此问题,提出了一种改进IMU预积分的算法。首先,采用四阶龙格-库塔法计算IMU预积分量;然后,将改进后的IMU预积分量与相机数据进行紧耦合融合,并将优化后的状态变量残差纳入滑动窗口优化框架中,以实现更准确的定位功能;最后,通过Euroc数据集,将优化后的算法与VINS-Fusion以及VIORB算法进行对比,经实验在不同的快速运动场景中,优化后的算法的定位精度相较于VIORB提高了55.1%,VINS-Fusion提高了52.3%,验证了优化后的算法通过改进位姿测量估计值提高定位精度的可行性。 展开更多
关键词 视觉惯性导航系统 惯性测量单元 imu预积分 定位精度
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GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化 被引量：1
2
作者 姚东雨 聂桂根 +2 位作者 樊静 张全 牛小骥 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第3期154-164,共11页
针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误... 针对惯性测量单元(IMU)参数设置不合理导致全球卫星导航系统(GNSS)/惯性导航系统(INS)组合导航无法充分发挥IMU性能的问题,提出了一套IMU参数设定与优化方案,建立了以GNSS短期中断期间导航漂移误差统计值、理论估计精度一致性以及IMU误差参数估计稳定性为评估对象的考核准则,使优化后的IMU参数可以确保GNSS/INS组合导航解算中状态预测方差阵的准确性,实现预测信息与观测信息权重合理分配,进而保障GNSS/INS组合导航最优性能。实测验证采用ADIS16465和ICM206022款典型车规级和消费级微机电(MEMS)IMU进行性能测试分析,测试结果表明:初始IMU参数与GNSS/INS组合导航算法适配度较低,无法得到最优组合导航结果;优化后,IMU参数在保障组合导航最优性能基础之上,也可实现理论估计精度与实际精度高度一致。 展开更多
关键词 组合导航 惯性测量单元(imu) 参数优化 权重分配 全球卫星导航系统(GNSS) 惯性导航系统(INS)
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考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法 被引量：1
3
作者 李松伟 乔书波 +2 位作者 马洪磊 杨显赐 彭华东 《南京信息工程大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期120-127,共8页
采用GNSS定位的轨道几何状态测量仪在隧道、地铁等GNSS拒止环境中无法工作.由于即使铁路轨道发生变形,其仍然接近设计线形,实际轨道位置与其设计值的差异始终保持在一定范围内.本文结合铁路设计参数与惯导/里程计信息,提出一种考虑设计... 采用GNSS定位的轨道几何状态测量仪在隧道、地铁等GNSS拒止环境中无法工作.由于即使铁路轨道发生变形,其仍然接近设计线形,实际轨道位置与其设计值的差异始终保持在一定范围内.本文结合铁路设计参数与惯导/里程计信息,提出一种考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法,该方法将设计姿态与惯导解算姿态相结合进行卡尔曼滤波,并使用里程计速度进行航位推算.通过计算实验,分析了轨道设计姿态信息对轨道不平顺检测精度的提升作用.实验结果表明:铁路设计姿态信息能够显著提高轨道不平顺检测精度,所提方法较基于全站仪辅助的动态检测方法,在30 m弦轨道不平顺检测精度相当,且整体检测效率较高,可以满足日常轨道检测的需要. 展开更多
关键词 设计姿态 imu/ODO 轨道不平顺 卡尔曼滤波 动态检测
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基于三轴转台误差分析的IMU标定方法 被引量：15
4
作者 董春梅 任顺清 陈希军 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2016年第4期895-901,共7页
为了减小三轴转台误差对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)误差模型系数标定精度的影响,提高IMU在三轴转台上的标定精度,首先分析了三轴转台各误差源,给出了陀螺仪和加速度计的输出与转台的位置、姿态误差之间的关系。据此... 为了减小三轴转台误差对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)误差模型系数标定精度的影响,提高IMU在三轴转台上的标定精度,首先分析了三轴转台各误差源,给出了陀螺仪和加速度计的输出与转台的位置、姿态误差之间的关系。据此设计了正十二面体-20点的位置和速率试验计划。该方法能同时辨识出IMU的误差模型系数以及转台误差源,自动补偿了三轴转台的误差,提高IMU误差模型系数的标定精度。最后对理论分析结果进行仿真验证,给出了转台误差与IMU误差模型系数标定误差之间的关系。 展开更多
关键词 惯性测量单元 陀螺 加速度计 三轴转台
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一种高精度无定向的光纤陀螺IMU转停标定方法 被引量：10
5
作者 查峰 许江宁 覃方君 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期387-392,共6页
通过优化测试编排和设计数据处理算法提高光纤陀螺IMU标定的效率和精度。针对光纤陀螺IMU的误差模型,设计了一种基于双轴转台的无定向光纤陀螺IMU多位置转停标定及误差修正方法。将陀螺速率试验和加计24位置实验方案相结合,提出一种无... 通过优化测试编排和设计数据处理算法提高光纤陀螺IMU标定的效率和精度。针对光纤陀螺IMU的误差模型,设计了一种基于双轴转台的无定向光纤陀螺IMU多位置转停标定及误差修正方法。将陀螺速率试验和加计24位置实验方案相结合,提出一种无需北向基准条件下,IMU绕Z轴正反转一周后,分别绕X轴和Y轴以60°和120°为间隔的正、反转停方案,转动速率6(°)/s,各位置停止2 min。同时,基于上述标定方案设计了一种标定误差精确修正算法以修正标定后残差。实际测试结果表明,该方案具有传统的标定算法相当的精度,且测试时间由原来的4.5 h缩短到40 min。 展开更多
关键词 光纤陀螺 标定 误差修正 惯性测量组合imu
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直升机光纤陀螺IMU抗振设计及实时滤波方法 被引量：9
6
作者 任剡 房建成 许端 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期437-441,共5页
振动引起光纤陀螺(FOG,Fiber Optic Gyroscope)零偏误差,非线性、非高斯随机噪声及由其组成的惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit)非互易性解算误差,针对直升机航向姿态测量误差问题,提出了一种FOG IMU的机械减振与数据滤波相... 振动引起光纤陀螺(FOG,Fiber Optic Gyroscope)零偏误差,非线性、非高斯随机噪声及由其组成的惯性测量单元(IMU,Inertial Measurement Unit)非互易性解算误差,针对直升机航向姿态测量误差问题,提出了一种FOG IMU的机械减振与数据滤波相结合的振动抑制方法,建立了FOG IMU减振装置数学模型,通过优化设计实现线、角运动通道振动解耦,从物理上消除外界高频干扰振动源;研究实时小运算量、低时延数据滤波方法,抑制减振装置谐振干扰和惯性器件噪声,进而减小捷联解算非互易性误差.实验结果表明:采用该方法能有效地抑制外界干扰振动和系统噪声,保证FOG IMU工作稳定性和精度,为研制应用于直升机的高性能航姿导航信息与航向姿态参考系统奠定基础. 展开更多
关键词 光纤陀螺 惯性测量单元 噪声 减振 滤波
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基于一种简化Allan方差法的IMU误差分析 被引量：10
7
作者 赵思浩 陆明泉 冯振明 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第12期12-14,18,共4页
为了分析惯性测量单元(IMU)的随机误差项系数,采用了Allan方差分析方法,同时,针对大数据量情况,为了减小计算量并保持Allan方差分析的准确性,结合双对数曲线特点,给出了一种简化的Allan方差算法,并使用该算法对一种微机械(MEMS)惯性测... 为了分析惯性测量单元(IMU)的随机误差项系数,采用了Allan方差分析方法,同时,针对大数据量情况,为了减小计算量并保持Allan方差分析的准确性,结合双对数曲线特点,给出了一种简化的Allan方差算法,并使用该算法对一种微机械(MEMS)惯性测量单元的长时间静态数据进行了分析。结果表明:该方法可以有效地辨识出IMU各误差项系数。 展开更多
关键词 ALLAN方差 惯性测量单元 误差项系数 双对数曲线
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基于简易IMU的低成本列车定位系统研究 被引量：5
8
作者 杨波 秦永元 柴艳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期73-78,共6页
针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由... 针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由度陀螺仪和两个加速度计作为惯性测量器件,构成简易IMU,通过导航解算获得列车的即时速度和位置,从而实现列车的导航定位。文中设计了该简易IMU的系统结构,并经详细推导获得其导航定位解算方法。仿真结果表明,该简易IMU能够全天候地对列车进行连续可靠的自主导航定位,导航信息全面且定位精度较高,并显著地降低系统的成本、复杂性和计算量,为解决现有列车定位技术中存在的问题,进行了有益的尝试。 展开更多
关键词 列车定位系统 惯性导航系统(INS) 惯性测量装置(imu) 四元数
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9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法 被引量：10
9
作者 张金艺 徐德政 +2 位作者 李若涵 陈兴秀 徐秦乐 《上海大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期547-559,共13页
随着对微机电系统一惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)在室内定位、动态追踪等应用领域中的需求日益迫切,使得具有高精度、低成本和实时性的MEMS-IMU模块设计成为研究热点.针对MEMS-IM... 随着对微机电系统一惯性测量单元(micro-electro-mechanical system-inertial measurement unit,MEMS-IMU)在室内定位、动态追踪等应用领域中的需求日益迫切,使得具有高精度、低成本和实时性的MEMS-IMU模块设计成为研究热点.针对MEMS-IMU的核心技术——姿态估算进行研究,设计了一种基于四元数的9轴MEMS-IMU实时姿态估算算法.该算法运用分解四元数算法处理加速度和磁感应强度数据,计算出静态四元数;通过角速度与四元数的微分关系估算动态四元数;运用卡尔曼滤波融合动、静态四元数,进而实现实时姿态估算.针对分解四元数算法中存在的奇异值问题,提出了转轴补偿方法对其修正,以实现全姿态估算;考虑动态情况下的非线性加速度分量对姿态估算精度的影响,设计了R自适应卡尔曼滤波器,以进一步提高姿态估算算法的精度.验证结果表明,R自适应卡尔曼滤波器能够有效抑制加速度噪声,提高姿态估算精度;同时,转轴补偿-分解四元数算法能够准确估算奇异值点的姿态信息,并且计算时间仅为原"借角"补偿方法的50%左右,有效提高了整体算法的实时性. 展开更多
关键词 微机电系统-惯性测量单元 姿态估算 分解四元数算法 奇异值补偿 卡尔曼滤波
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IMU/TOA融合人体运动追踪性能评估方法 被引量：7
10
作者 徐诚 何杰 +3 位作者 张晓彤 姚翠 段世红 齐悦 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1748-1754,共7页
随着物联网和体域网的飞速发展,人体运动追踪技术在医疗、安防等领域得到了广泛应用.针对传统惯性人体运动追踪系统存在累积误差和漂移的问题,本文提出了一种基于IMU/TOA融合的人体运动追踪方法.通过对融合系统克拉美罗界(Cramer-Rao Lo... 随着物联网和体域网的飞速发展,人体运动追踪技术在医疗、安防等领域得到了广泛应用.针对传统惯性人体运动追踪系统存在累积误差和漂移的问题,本文提出了一种基于IMU/TOA融合的人体运动追踪方法.通过对融合系统克拉美罗界(Cramer-Rao Lower Bound,CRLB)的推导,从理论上证明了IMU/TOA融合方法的有效性.实验结果可以看出,本文提出的基于IMU/TOA融合的人体运动追踪方法,在空间性能和时间性能两个方面都有较大的提升. 展开更多
关键词 体域网 物联网 人体运动追踪 惯性测量单元 信号到达时间 克拉美罗界 信息融合
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基于多IMU融合的甲板变形监测 被引量：4
11
作者 郑荣才 陈超英 杨功流 《机械强度》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期553-556,共4页
大型舰船甲板存在变形,其变形对舰载武器系统的精度有很大影响。为监测舰船甲板的变形,提出基于多个惯性测量单元(inertial measuring unit,IMU)数据融合的变形测量方法,基于某船的实测数据建立甲板变形测量模型,利用最小二乘估计对甲... 大型舰船甲板存在变形,其变形对舰载武器系统的精度有很大影响。为监测舰船甲板的变形,提出基于多个惯性测量单元(inertial measuring unit,IMU)数据融合的变形测量方法,基于某船的实测数据建立甲板变形测量模型,利用最小二乘估计对甲板的变形进行分析。仿真结果表明,将该方法用于末安装IMU战位点处的甲板变形的实时监测是完全可行的;IMU的布局对甲板变形的监测有较大影响,IMU在舰船上的布置应依照舰载武器系统的布局及其精度确定。 展开更多
关键词 变形监测 统一姿态基准 最小二乘估计 惯性测量单元
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改进的IMU传感器安装误差正交补偿方法 被引量：8
12
作者 马亚平 魏国 周庆东 《传感器与微系统》 CSCD 2016年第9期9-13,共5页
针对传统的正交补偿方法难以保证惯性测量单元具有较高的正交补偿精度的问题,提出了一种改进的适用于大角度和小角度安装误差角情形的正交补偿方法,该方法分别建立三轴加速度计和三轴光纤陀螺传感器的安装误差方程,对惯性测量单元进行... 针对传统的正交补偿方法难以保证惯性测量单元具有较高的正交补偿精度的问题,提出了一种改进的适用于大角度和小角度安装误差角情形的正交补偿方法,该方法分别建立三轴加速度计和三轴光纤陀螺传感器的安装误差方程,对惯性测量单元进行速率标定和多位置静态标定,并利用最小二乘法求解惯性测量单元的安装误差方程参数。仿真和实验结果表明:该方法较传统的正交补偿方法具有较高的正交补偿精度和传感器标定精度,且回避了静态标定时在较大安装误差角下利用转位机构获得零偏存在较大误差的问题,大大地提高了标定效率。 展开更多
关键词 惯性测量单元 大角度安装误差 正交补偿 最小二乘法
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IMU转动角速度对旋转SINS的精度影响分析 被引量：3
13
作者 车莉娜 孙伟 徐爱功 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期1041-1047,共7页
针对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转角速度变化过程对旋转调制型捷联系统(strapdown inertial nav-igation system,SINS)定位精度的影响进行分析和研究。例举IMU旋转方式并分析旋转自补偿技术调制惯性器件偏差的基本... 针对惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转角速度变化过程对旋转调制型捷联系统(strapdown inertial nav-igation system,SINS)定位精度的影响进行分析和研究。例举IMU旋转方式并分析旋转自补偿技术调制惯性器件偏差的基本原理;详细推导了IMU运动状态变化过程对调制型捷联系统导航精度的影响并分析了IMU正反转方案的误差特性,最后根据仿真分析确定旋转角速度的选取依据。在理论分析的基础上进行了仿真实验。结果表明,IMU的旋转运动可以有效地调制惯性器件部分偏差,但是旋转角速度的大小及角速度变化过程依然会对调制型捷联系统的定位精度产生影响。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 惯性测量单元 旋转 自动补偿 角速度
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传感网中UWB和IMU融合定位的性能评估 被引量：6
14
作者 段世红 姚翠 +1 位作者 徐诚 何杰 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2018年第11期2501-2510,共10页
位置信息是物体的基本属性之一.随着无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)的蓬勃发展,传感器网络中节点位置信息的获取变得尤为重要.超宽带(ultra-wideband,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement units,IMU)以其高定位精度,... 位置信息是物体的基本属性之一.随着无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)的蓬勃发展,传感器网络中节点位置信息的获取变得尤为重要.超宽带(ultra-wideband,UWB)和惯性测量单元(inertial measurement units,IMU)以其高定位精度,在WSN中得到了广泛应用.UWB精度高,但容易受多径效应和节点间的相对几何位置关系影响.IMU惯性测量单元能够提供连续的惯性信息,但累积误差问题难以解决.基于IMU和UWB结合的融合定位方法,能够在提高定位精度的同时补偿UWB的多径效应影响和IMU的误差累积问题.因此,提出一种新的基于UWB和IMU的融合定位方法,实现传感网中目标节点的高精度位置追踪,并通过计算克拉美罗下限(Cramer-Rao lower bound,CRLB)表征融合定位方法的空间定位性能验证其在解决多径和几何拓扑问题上的有效性,通过计算后验克拉美罗下限(posterior Cramer-Rao lower bound,PCRLB)表征融合定位方法的时间定位性能验证其在累积误差纠正上的有效性,为基于UWB和IMU融合定位算法的设计和仿真提供理论支持.实验结果表明:融合定位方法具有更好的时空定位性能,更能接近实际应用的理论精度下限. 展开更多
关键词 传感器网络 融合定位 超宽带 惯性测量单元 克拉美罗下限 后验克拉美罗下限
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基于IMU与UKF的船舶升沉运动信息测量方法 被引量：5
15
作者 卢道华 付怀达 +2 位作者 王佳 蔡雅轩 宋世磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期1323-1331,共9页
为获取实时、精确的船舶升沉运动信息,根据船舶升沉运动模型和频谱分析方法,建立描述惯性测量单元(IMU)的加速度测量信息与船舶升沉运动状态量关系的解析模型。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法非线性滤波的特点,进行升沉运动滤波解算。通... 为获取实时、精确的船舶升沉运动信息,根据船舶升沉运动模型和频谱分析方法,建立描述惯性测量单元(IMU)的加速度测量信息与船舶升沉运动状态量关系的解析模型。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)算法非线性滤波的特点,进行升沉运动滤波解算。通过仿真分析证明了所提方法在船舶升沉运动测量中的有效性。利用三自由度平台升沉运动测量实验验证,结果表明,同一模型下,相比于扩展卡尔曼滤波(EKF)算法的解算结果,所提方法具有更快的收敛速度和更高的测量精度;对船舶升沉位移的估计精度达到最大升沉幅值的5%,可以得到精确、无时延的船舶升沉运动信息。 展开更多
关键词 升沉测量 惯性测量单元(imu) 无迹卡尔曼滤波(UKF) 频谱分析 平台实验
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基于惯导内检测数据的油气管道凹陷尺寸量化研究
16
作者 张昊宁 段庆全 +6 位作者 付立武 石彤 谢婷 李睿 富宽 王昊 刘啸奔 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第1期132-138,共7页
为研究基于惯性导航检测数据的长距离油气管道凹陷尺寸的智能识别和定量分析,提出1种基于CNN-LSTM-Attention混合神经网络的管道凹陷定量识别方法。首先针对惯性测量单元(IMU)检测数据进行预处理,利用主成分分析(PCA)算法进行数据降维,... 为研究基于惯性导航检测数据的长距离油气管道凹陷尺寸的智能识别和定量分析,提出1种基于CNN-LSTM-Attention混合神经网络的管道凹陷定量识别方法。首先针对惯性测量单元(IMU)检测数据进行预处理,利用主成分分析(PCA)算法进行数据降维,建立凹陷样本数据库,构建CNN-LSTM-Attention神经网络的深度学习模型,实现凹陷的量化识别。研究结果表明:本文提出的深度学习模型学习率为0.001时收敛较快,准确率高达92.4%,皆优于同类对比模型,并与2010—2018年数据进行对比分析,其对于凹陷长度以及宽度的误差均不超过真实值的10%,预测精度较高。研究结果可为管道安全运行评价提供理论支撑和技术支持。 展开更多
关键词 imu CNN-LSTM-Attention神经网络 凹陷量化
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行人惯性定位新动态:基于神经网络的方法、性能与展望
17
作者 李岩 施忠臣 +6 位作者 侯燕青 戚煜华 谢良 陈伟 陈洪波 闫野 印二威 《自动化学报》 北大核心 2025年第2期271-286,共16页
行人惯性定位(Inertial positioning,IP)通过惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)的测量序列来估计行人的位置,近年来已成为解决室内或卫星信号遮挡环境下行人自主定位的重要手段.然而,传统惯性定位方法在双重积分时易受误差... 行人惯性定位(Inertial positioning,IP)通过惯性测量单元(Inertial measurement unit,IMU)的测量序列来估计行人的位置,近年来已成为解决室内或卫星信号遮挡环境下行人自主定位的重要手段.然而,传统惯性定位方法在双重积分时易受误差源影响导致漂移问题,一定程度上限制了行人惯性定位在长时间长距离实际运动中的应用.幸运的是,基于神经网络(Neural network,NN)的方法能够仅从IMU历史数据中学习行人的运动模式并修正惯性测量值在积分时引起的漂移.为此,本文对近期基于深度神经网络(Deep neural network,DNN)的行人惯性定位进行全面综述.首先对传统的惯性定位方法进行了简要介绍;其次,按照是否融入领域知识分别介绍了端到端(End-to-end,ETE)的神经惯性定位方法和融合领域知识的神经惯性定位方法的研究动态;然后,概述了行人惯性定位的基准数据集和评价指标,并分析比较了其中一些代表性方法的优势和不足;最后,对该领域需要解决的关键难点问题进行了总结,并探讨基于DNN的行人惯性定位未来所面临的关键挑战与发展趋势,以期为后续的研究提供有益参考. 展开更多
关键词 惯性测量单元 位置跟踪 神经网络 行人航位推算 自主导航 移动设备
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基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法
18
作者 邢轲轲 程敬义 +5 位作者 许忠鑫 万志军 薛民体 闫万梓 包阔 易俊杰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期32-38,共7页
针对目前采场支架姿态感知中惯导方法存在漂移误差大、解算精度低,以及视觉方法存在相机易受粉尘与设备遮挡而位姿识别误差大等问题,提出了一种基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法。首先将四特征点红外标靶固定于支架底座凸台... 针对目前采场支架姿态感知中惯导方法存在漂移误差大、解算精度低,以及视觉方法存在相机易受粉尘与设备遮挡而位姿识别误差大等问题,提出了一种基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法。首先将四特征点红外标靶固定于支架底座凸台,将双目相机分别固定于支架顶梁与掩护梁,采用基于Canny-最小二乘法的靶标识别方法和基于四特征点的BA-PnP算法解算顶梁、掩护梁相对底座的俯仰角、横滚角。然后将惯性测量单元固定于液压支架顶梁、掩护梁、底座,通过惯性测量单元中MEMS陀螺仪和加速度计的互补滤波方法解算顶梁、掩护梁、底座在世界坐标系下的俯仰角、横滚角。最后将视觉系统解算的姿态角与惯导解算的姿态角进行扩展卡尔曼滤波多源信息融合,利用视觉信息的低频稳定性抑制惯性测量单元的累计误差,得到精确的采场支架姿态。采用基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合3种支架姿态感知方法进行对比实验,结果表明:①初始静止状态下,3种方法的精度均较高,但随着支架运行循环次数增加,基于视觉、惯导的感知结果逐渐偏离真值。②基于视觉、惯导和视觉-惯导信息融合方法的顶梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.201,0.190,0.081°,掩护梁相对底座的俯仰角感知均方根误差分别为0.340,0.297,0.162°。③基于视觉-惯导信息融合方法解算的液压支架立柱伸缩长度的均方根误差为13.682 mm,满足现场需求。基于视觉-惯导信息融合的采场支架姿态感知方法可为液压支架智能化控制提供更准确的姿态参数。 展开更多
关键词 液压支架姿态感知 视觉惯导信息融合 惯性测量单元 扩展卡尔曼滤波 光束平差-透视点定位姿态估计算法 imu
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激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定 被引量：12
19
作者 王建中 《压电与声光》 CAS CSCD 北大核心 2018年第3期448-453,共6页
针对激光陀螺捷联惯性导航系统惯性测量单元(IMU)误差标定对转台精度、基座对北和调平要求较高,以及系统工作时激光陀螺抖动、长时间工作温度升高、算法复杂等因素,提出了以速度为观测量,采用以最小二乘拟合法的系统级标定法。通过三轴... 针对激光陀螺捷联惯性导航系统惯性测量单元(IMU)误差标定对转台精度、基座对北和调平要求较高,以及系统工作时激光陀螺抖动、长时间工作温度升高、算法复杂等因素,提出了以速度为观测量,采用以最小二乘拟合法的系统级标定法。通过三轴转台多位置测量:静止-转动-静止,快速辨识三轴激光陀螺和三轴加速度计正交安装误差、传感器零偏、刻度因子等24个误差参数,整个标定过程时间约2h,多位置对准航向、横滚、俯仰测试精度优于0.012°。实验表明,采用该方法算法简单,操作过程便捷,可以有效提高激光陀螺捷联惯性导航系统IMU精度。 展开更多
关键词 惯性测量单元 最小二乘法 安装误差 零偏 刻度因子
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旋转惯导系统中IMU转停时间分配技术研究 被引量：1
20
作者 孙伟 初婧 +1 位作者 李瑞豹 张媛 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第2期225-229,233,共6页
针对惯性测量单元(IMU)单轴旋转捷联惯导系统改善运载体导航精度能力有限的问题,同时从工程应用角度降低IMU连续长时间正反转引发旋转机构出现故障几率的角度出发,提出一种基于光纤陀螺的双轴转停方案。设计对称分布的双轴16次序转停路... 针对惯性测量单元(IMU)单轴旋转捷联惯导系统改善运载体导航精度能力有限的问题,同时从工程应用角度降低IMU连续长时间正反转引发旋转机构出现故障几率的角度出发,提出一种基于光纤陀螺的双轴转停方案。设计对称分布的双轴16次序转停路径并分析其误差调制原理;根据双轴旋转捷联惯导系统误差特性,研究IMU转停过程对系统导航精度的影响并计算最优转停时间间隔,利用仿真验证本方案的有效性。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 惯性测量单元(imu) 误差特性 双轴分度 转停
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