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基于改进自适应渐消卡尔曼滤波的通用航空GNSS/微惯性组合导航算法研究 被引量:10
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作者 邱望彦 李荣冰 刘建业 《电子测量技术》 2020年第10期95-100,共6页
通用航空产业的迅速发展,对我国的经济发展和改善民生有着重要的意义。考虑到通用航空飞行器体积和成本的限制,微小型组合导航系统是其首要选择。在硬件性能无法进一步提升的条件下,使用高效的卡尔曼滤波算法是提高组合导航系统精度和... 通用航空产业的迅速发展,对我国的经济发展和改善民生有着重要的意义。考虑到通用航空飞行器体积和成本的限制,微小型组合导航系统是其首要选择。在硬件性能无法进一步提升的条件下,使用高效的卡尔曼滤波算法是提高组合导航系统精度和稳定性的关键。针对卡尔曼滤波模型建立不准确和卫星数据响应滞后会引起常规卡尔曼滤波发散的现象,在充分考虑反馈调节时滞特性的基础上,设计了带有前馈调节的指数渐消因子自适应卡尔曼滤波器,通过调节卡尔曼滤波方程中的预测误差协方差阵和增益矩阵调整历史新息和当前新息的权重达到抑制滤波发散的目的。仿真实验表明,该算法可以有效的抑制滤波发散,并且比常规的卡尔曼滤波效果更好,同时提高了算法的及时性。 展开更多
关键词 GNSS/MINS组合导航 指数渐消因子 卡尔曼滤波 前馈
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大气辅助的SINS/GPS组合导航系统研究 被引量:23
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作者 李荣冰 于永军 +1 位作者 刘建业 熊智 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1961-1966,共6页
高精度导航系统作为无人机自主控制的核心,已成为制约无人机性能提升的关键因素。SINS/GPS(strapdown inertialnavigation system/global positioning system)组合导航系统由于GPS信号易受干扰而无法满足无人机长时间稳定精确导航的需... 高精度导航系统作为无人机自主控制的核心,已成为制约无人机性能提升的关键因素。SINS/GPS(strapdown inertialnavigation system/global positioning system)组合导航系统由于GPS信号易受干扰而无法满足无人机长时间稳定精确导航的需要。在分析大气数据系统特性的基础上,推导了捷联惯导与大气空速、高度误差模型,建立了SINS/ADS(air data system)量测方程,并设计了大气数据系统辅助的SINS/GPS松组合导航系统;针对ADS和GPS输出频率不一致的问题,提出了时间更新和量测更新分离的异步滤波算法。实际跑车验证结果表明,设计的系统能够在GPS受干扰的情况下有效提高系统的精度和稳定性,定位精度可以达到25 m。 展开更多
关键词 捷联惯导 大气数据系统 组合导航 松组合 卡尔曼滤波
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惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究 被引量:24
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作者 陈方 熊智 +1 位作者 许允喜 刘建业 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期2308-2316,共9页
在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导... 在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点,对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的高性能要求。 展开更多
关键词 惯性组合导航系统 景象匹配辅助导航 SIFT 图像匹配 特征匹配
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GPS/SST/SINS组合导航系统研究 被引量:16
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作者 康国华 刘建业 +1 位作者 祝燕华 熊智 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期293-297,共5页
提出了卫星/捷联星光/捷联惯导组合导航系统的方案和组合结构,采用改进的集中滤波对多传感器信息进行数据融合和导航状态的最优估计.该组合导航系统将捷联星光跟踪仪的姿态信息、高动态GPS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波,全面... 提出了卫星/捷联星光/捷联惯导组合导航系统的方案和组合结构,采用改进的集中滤波对多传感器信息进行数据融合和导航状态的最优估计.该组合导航系统将捷联星光跟踪仪的姿态信息、高动态GPS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波,全面提高导航的姿态、速度和位置精度.同时该组合导航系统以弹道导弹为应用对象,设计并实现了基于弹道导弹的GPS/SST/SINS组合导航系统实时仿真平台,仿真结果表明该组合导航系统能提高导弹的导航精度,滤波算法稳定可靠. 展开更多
关键词 组合导航 星光跟踪仪 弹道导弹 滤波算法 定位系统
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基于北斗双星定位系统的组合导航滤波算法实现研究 被引量:18
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作者 赖际舟 刘建业 +1 位作者 林雪原 熊智 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期107-111,共5页
捷联惯性导航系统的主要缺点是导航定位误差随时间增长。北斗双星定位系统是我国独立研制的一种区域性卫星导航定位系统,具有自主性强、定位精度较好的特点。因此捷联惯导与北斗双星定位的组合成为具有我国特殊意义的一种组合导航系统... 捷联惯性导航系统的主要缺点是导航定位误差随时间增长。北斗双星定位系统是我国独立研制的一种区域性卫星导航定位系统,具有自主性强、定位精度较好的特点。因此捷联惯导与北斗双星定位的组合成为具有我国特殊意义的一种组合导航系统。论文针对北斗双星定位系统设计了一种低阶卡尔曼滤波器,建立了双星的量测噪声模型。首次提出了使用逐次逼近法来解决北斗双星系统中存在的位置滞后的问题,并且最后进行了实际的跑车验证。试验表明,该组合导航滤波算法实时性好,精度高,具有较好的工程应用价值。 展开更多
关键词 双星定位 捷联惯性导航 卡尔曼滤波 组合导航系统
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双星定位/SINS组合导航系统研究 被引量:19
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作者 林雪原 刘建业 汪叔华 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2003年第2期34-38,共5页
双星定位系统是一种区域性定位系统。介绍了双星定位系统的定位原理 ,说明了其存在的定位实时性较差的不足。对此提出了利用惯导经卡尔曼滤波器校正后的输出速度信息来修正双星定位系统的输出水平位置信息 ,然后与惯导进行组合 ,建立了... 双星定位系统是一种区域性定位系统。介绍了双星定位系统的定位原理 ,说明了其存在的定位实时性较差的不足。对此提出了利用惯导经卡尔曼滤波器校正后的输出速度信息来修正双星定位系统的输出水平位置信息 ,然后与惯导进行组合 ,建立了其状态方程与观测方程。仿真结果证明该方案切实可行 。 展开更多
关键词 双星定位系统 同步卫星导航 捷联式惯性导航 位置误差 卡尔曼滤波 组合导航系统
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基于北斗双星定位辅助的SAR/INS组合导航系统研究 被引量:22
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作者 熊智 冷雪飞 刘建业 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期88-93,共6页
由于SAR/INS/北斗组合导航系统中图像匹配定位需要耗用不等的匹配计算时间,而现有的北斗定位系统输出也具有一定的延时,因此,SAR/INS/北斗组合导航系统中的量测信息输出具有不同步和滞后的特点。针对上述问题,采用常规的联邦滤波算法将... 由于SAR/INS/北斗组合导航系统中图像匹配定位需要耗用不等的匹配计算时间,而现有的北斗定位系统输出也具有一定的延时,因此,SAR/INS/北斗组合导航系统中的量测信息输出具有不同步和滞后的特点。针对上述问题,采用常规的联邦滤波算法将难以获得高精度滤波结果。为此,本文在分析SAR/INS/北斗组合导航系统工作过程的基础上,结合卡尔曼滤波的具体原理,设计了针对不同步量测信息的基于联邦滤波理论的组合滤波方案,并进一步提出了解决量测信息滞后问题的算法,从而可以有效处理SAR/INS/北斗组合导航系统中的信息融合问题。协方差分析结果表明提出的组合滤波方案可行,该方案对SAR/INS/北斗组合导航系统的实际应用具有重要的理论参考价值。 展开更多
关键词 联邦滤波 量测不同步 量测滞后 信息融合 卡尔曼滤波
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卫星/惯性组合导航事后高精度融合算法研究 被引量:13
8
作者 李睿佳 李荣冰 +1 位作者 刘建业 熊智 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期75-78,共4页
高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最... 高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最优固定区间平滑滤波算法对惯性/卫星组合导航信息进行再次平滑滤波融合,可以提高组合导航数据事后处理的精度。设计了仿真验证平台,对所提出的融合算法进行了仿真验证。仿真结果表明:基于卡尔曼滤波与固定区间平滑滤波实现的惯性/卫星信息事后融合算法有效、可行,可作为试飞性能评估中确定参考基准的方法。 展开更多
关键词 惯性导航系统 全球定位系统 事后信息融合 卡尔曼滤波 固定区间最优平滑
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导航星座的自主定位与守时研究 被引量:9
9
作者 刘建业 郁丰 +1 位作者 贺亮 熊智 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期215-219,共5页
星座自主导航技术能有效地提高导航星座的自主导航能力和星历精度,增强系统的生存能力。分析了基于星间测距信息的星座自主导航方法,推导了星间测距信息的位置与时间的解耦模型与条件,提出首先进行位置更新,然后进行时间更新的解算流程... 星座自主导航技术能有效地提高导航星座的自主导航能力和星历精度,增强系统的生存能力。分析了基于星间测距信息的星座自主导航方法,推导了星间测距信息的位置与时间的解耦模型与条件,提出首先进行位置更新,然后进行时间更新的解算流程。根据状态方程与量测方程的特点,推导了适合导航星座自主导航解算的分布式卡尔曼滤波算法。并给出了关键的仿真技术。仿真表明:通过双向测距信息,能有效地实现导航星座的自主定位,保持星间高精度的时间同步。 展开更多
关键词 导航星座 双向测距 自主导航 时间同步 KALMAN滤波
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Rao-Blackwellized粒子滤波在SINS/GPS深组合导航系统中的应用研究 被引量:9
10
作者 周翟和 刘建业 +1 位作者 赖际舟 熊剑 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期515-520,共6页
在组合导航系统数据处理中,有时会出现线性非线性混合模型的高维滤波问题,此时采用传统的线性卡尔曼滤波无法直接处理,而一般的非线性粒子滤波计算量往往很大,难以满足导航系统实时性要求。因此,本文提出了利用Rao-Blackwellized(RB)思... 在组合导航系统数据处理中,有时会出现线性非线性混合模型的高维滤波问题,此时采用传统的线性卡尔曼滤波无法直接处理,而一般的非线性粒子滤波计算量往往很大,难以满足导航系统实时性要求。因此,本文提出了利用Rao-Blackwellized(RB)思想对上述组合导航滤波模型进行分块处理,对于线性子空间采用卡尔曼滤波方法,对于非线性子空间采用粒子滤波方法。优化处理后的粒子滤波维数从20减少到3,使抽样所需的粒子数大大减少。通过仿真验证表明,在选取相同粒子数目前提下,本算法的滤波精度明显提高,并有效保证了导航计算的实时性。 展开更多
关键词 Rao—Blacewellized粒子滤波 非线性滤波 组合导航 SINS/GPS
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三星定位/SINS伪距组合导航系统的研究 被引量:9
11
作者 林雪原 刘建业 范胜林 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2002年第6期6-12,共7页
双星定位系统是中国建立起来的一种区域性全球定位系统(RDSS)。文章分析了双星定位系统存在的不足,提出了在双星定位系统上基于三颗地球同步卫星的三星定位导航系统,接收机可以根据测得的三个伪距以及高度表信息解算用户位置。进一步研... 双星定位系统是中国建立起来的一种区域性全球定位系统(RDSS)。文章分析了双星定位系统存在的不足,提出了在双星定位系统上基于三颗地球同步卫星的三星定位导航系统,接收机可以根据测得的三个伪距以及高度表信息解算用户位置。进一步研究了三星定位系统与SINS进行伪距方式组合的导航系统,仿真结果表明了该组合导航系统可有效地提高定位精度,是一种非常适合于中国国情的惯性/卫星组合导航系统。 展开更多
关键词 三星定位 SINS 同步卫星导航 组合式导航 高度表 距离误差
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SAR/INS/TAN组合导航系统中的滤波算法研究 被引量:10
12
作者 冷雪飞 刘建业 熊智 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2006年第1期23-25,62,共4页
多传感器组合是提高导航系统定位精度和增强系统容错性的有效手段。在分析惯性导航系统(INS)、合成孔径雷达(SAR)和地形辅助导航系统(TAN)各自特点的基础上,提出了SAR/INS/TAN组合导航系统的组合滤波方案并建立了相应的组合导航系统数... 多传感器组合是提高导航系统定位精度和增强系统容错性的有效手段。在分析惯性导航系统(INS)、合成孔径雷达(SAR)和地形辅助导航系统(TAN)各自特点的基础上,提出了SAR/INS/TAN组合导航系统的组合滤波方案并建立了相应的组合导航系统数学模型。同时,针对图像匹配和TAN所固有的非等间隔量测输出滞后的特点,研究了一种多传感器信息融合的卡尔曼滤波算法,以有效解决此类非等间隔量测滞后的问题。仿真分析可见,该组合滤波算法能大大提高导航精度,是一种行之有效的方法。 展开更多
关键词 合成孔径雷达 地形辅助导航 组合导航 卡尔曼滤波 实时性
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景象匹配辅助导航中多级实时匹配算法研究 被引量:8
13
作者 熊智 熊卫东 +1 位作者 冷雪飞 刘建业 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2007年第6期926-930,共5页
由于选用部分Hausdorff距离进行图像匹配时不能满足较大尺寸图像匹配实时性要求,利用了多级分层匹配技术加速图像匹配,提出了多级实时图像匹配算法,该算法以部分Hausdorff距离为图像匹配相似性度量,结合小波变换多分辨率思想提取多尺度... 由于选用部分Hausdorff距离进行图像匹配时不能满足较大尺寸图像匹配实时性要求,利用了多级分层匹配技术加速图像匹配,提出了多级实时图像匹配算法,该算法以部分Hausdorff距离为图像匹配相似性度量,结合小波变换多分辨率思想提取多尺度图像特征,实现了由粗到精多级分层实时匹配。图像匹配结果表明,光学卫星(IKONOS)图像和合成孔径雷达(SAR)图像二种情况下图像匹配结果准确,比仅采用基于部分Hausdorff距离图像匹配而言,采用三级图像匹配可大大缩短匹配时间。该算法实施景象匹配能在5 s以内完成,满足景象匹配辅助导航系统匹配修正的准确性和实时性的要求。 展开更多
关键词 多级匹配 部分Hausdorff距离 小波变换 图像特征
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SINS/北斗/星敏感器组合导航系统研究 被引量:6
14
作者 华冰 刘建业 +1 位作者 熊智 祝燕华 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期120-124,共5页
将北斗卫星导航系统和星敏感器共同运用到组合导航中,以无反馈模式的联邦滤波器为基础,构建了SINS/北斗/星敏感器组合导航系统.根据北斗和星敏感器的特点,分析了系统产生量测延时和异步的原因,并对系统的量测延时和异步问题提出了解决方... 将北斗卫星导航系统和星敏感器共同运用到组合导航中,以无反馈模式的联邦滤波器为基础,构建了SINS/北斗/星敏感器组合导航系统.根据北斗和星敏感器的特点,分析了系统产生量测延时和异步的原因,并对系统的量测延时和异步问题提出了解决方案.仿真表明,该组合导航系统具有较高的精度和容错性能.为北斗定位系统在国防上的应用提供了一条新思路. 展开更多
关键词 联邦滤波 组合导航 星敏感器 捷联惯导 北斗双星
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RDSS/Doppler/GPS/SINS组合导航系统研究 被引量:7
15
作者 林雪原 刘建业 蒋秀珍 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第1期48-51,共4页
针对双星定位系统(RDSS)存在的定位位置滞后的先天缺陷,根据组合导航定位系统输出速度误差小的特点,给出了一套消除RDSS位置滞后的方案,并对RDSS/SINS组合系统进行了建模。依据联邦滤波器理论,考虑到GPS的实际情况,提出了RDSS/Doppler/G... 针对双星定位系统(RDSS)存在的定位位置滞后的先天缺陷,根据组合导航定位系统输出速度误差小的特点,给出了一套消除RDSS位置滞后的方案,并对RDSS/SINS组合系统进行了建模。依据联邦滤波器理论,考虑到GPS的实际情况,提出了RDSS/Doppler/GPS/SINS多传感器组合导航系统的设想。仿真结果表明,该组合导航系统具有准确度高、自主性强的特点。 展开更多
关键词 双星定位系统 RDSS 卫星导航系统 滤波器 GPS 传感器
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地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的可视化仿真研究 被引量:7
16
作者 柏菁 刘建业 熊智 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第1期23-28,共6页
研究了多传感器信息融合技术在地形辅助/惯性/GPS组合导航系统中的应用,并在此理论基础上,采用一种新的仿真方法研究该组合导航系统,即采用多种高级语言混合编程,对该组合系统进行可视化仿真。仿真结果表明:采用联合滤波器的地形辅助/惯... 研究了多传感器信息融合技术在地形辅助/惯性/GPS组合导航系统中的应用,并在此理论基础上,采用一种新的仿真方法研究该组合导航系统,即采用多种高级语言混合编程,对该组合系统进行可视化仿真。仿真结果表明:采用联合滤波器的地形辅助/惯性/GPS组合系统具有较高的导航精度,最终达到可视化仿真研究的目的,从而对组合系统性能的研究起到了积极的推动作用。 展开更多
关键词 组合导航系统 可视化仿真 信息融合 联合滤波器 TAN/INS/GPS 航空导航系统
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基于DSP的惯性组合导航系统精度改进算法研究 被引量:4
17
作者 曾庆化 刘建业 +1 位作者 杜亚玲 李荣冰 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2005年第1期139-142,共4页
提出了一种新的提高 DSP惯性组合导航系统计算精度的方法——三量分解法 (TSA) ,并且使用这种方法改进了惯性组合导航程序 .综合测试和跑车试验结果表明 ,TSA能有效提高基于 DSP的组合导航系统的解算精度 ,消除了计算误差 ,达到了导航... 提出了一种新的提高 DSP惯性组合导航系统计算精度的方法——三量分解法 (TSA) ,并且使用这种方法改进了惯性组合导航程序 .综合测试和跑车试验结果表明 ,TSA能有效提高基于 DSP的组合导航系统的解算精度 ,消除了计算误差 ,达到了导航计算机系统小型化、低成本、高性能的目标 . 展开更多
关键词 捷联惯性导航 组合导航系统 数字信号处理器(DSP) 算法 导航计算机
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基于自适应软切换的多星座组合导航系统研究(英文) 被引量:4
18
作者 俞晓磊 孙永荣 +1 位作者 刘建业 许睿 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期1435-1442,共8页
多卫星组合导航系统星座结构复杂、卫星数量多,在某些特定场合、特殊时间内需要快速完成星座和卫星的选取和重组。采用一种快速选星算法和自组织网络相结合的策略,并应用于多卫星导航系统建模和多星座软切换领域,既避开了系统对象建模... 多卫星组合导航系统星座结构复杂、卫星数量多,在某些特定场合、特殊时间内需要快速完成星座和卫星的选取和重组。采用一种快速选星算法和自组织网络相结合的策略,并应用于多卫星导航系统建模和多星座软切换领域,既避开了系统对象建模这一难点,同时又充分利用卫星星座间的相互关联性,极大的发掘多卫星系统本身的潜力。仿真结果表明,快速选星算法和自组织组网技术可以增强整个导航系统的抗干扰性和自愈能力,以牺牲较少的定位精度来有效减少导航运算量,提高导航定位的实时性。 展开更多
关键词 多星座 组合导航 自适应切换 快速选星算法 自组织网络
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景象匹配辅助导航系统中的精确图象匹配算法研究 被引量:6
19
作者 熊智 刘建业 冷雪飞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第4期680-685,共6页
景象匹配辅助导航系统需要在获取飞行器位置偏差的同时获取飞行器相对预定航迹的航向偏差,即获取实测图相对于参考图之间的旋转变换参数。为此,将最小二乘原理引入景象匹配辅助导航系统以获取图象匹配时的旋转变换参数。由于最小二乘原... 景象匹配辅助导航系统需要在获取飞行器位置偏差的同时获取飞行器相对预定航迹的航向偏差,即获取实测图相对于参考图之间的旋转变换参数。为此,将最小二乘原理引入景象匹配辅助导航系统以获取图象匹配时的旋转变换参数。由于最小二乘原理只能用于一一对应点集的匹配,为此,在给出实时确定图象特征点集一一对应关系方法的基础上引入了最小二乘原理以计算该图象一一对应点集之间的最优相似变换参数,从而构成了应用于景象匹配辅助导航系统的精确图象匹配算法。仿真结果表明,本文研究的精确图象匹配算法在对50个一一对应点对匹配时可以在0.1秒以内完成,且相似参数计算准确,满足了景象匹配辅助导航系统对图象匹配算法准确性和实时性的性能要求。 展开更多
关键词 景象匹配辅助导航系统 最小二乘原理 精确图象匹配算法 旋转变换
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北斗双星/SINS组合导航系统滤波模型的一致性研究 被引量:4
20
作者 黄显亮 刘建业 +1 位作者 林雪原 李荣冰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第5期29-32,44,共5页
北斗双星定位系统(简称双星定位)是我国自行建立的一种定位系统。根据北斗双星定位系统采用有源定位的特点,介绍了北斗双星与SINS组合的最优预测模型,该方法利用了双星定位系统提供的滞后定位信息对组合系统进行最优预测,进而校正惯导;... 北斗双星定位系统(简称双星定位)是我国自行建立的一种定位系统。根据北斗双星定位系统采用有源定位的特点,介绍了北斗双星与SINS组合的最优预测模型,该方法利用了双星定位系统提供的滞后定位信息对组合系统进行最优预测,进而校正惯导;同时为验证该滤波方法对状态估计的一致性,文中重点研究了滤波器一致性的准则,并给出了检验的统计量。理论研究和试验仿真证明,文中介绍的滤波器与系统是匹配的,具有较高的滤波性能和精度。 展开更多
关键词 组合导航 滤波模型的一致性 蒙特卡洛仿真 北斗双星定位 捷联惯导
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