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小型无人飞行器机动过程中航姿互补滤波算法研究 被引量:14
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作者 王勇军 李智 李翔 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第7期141-150,共10页
磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。在频域实现数据融合的互补滤波算法是AHRS中的一种可靠姿态估计方法,具有... 磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。在频域实现数据融合的互补滤波算法是AHRS中的一种可靠姿态估计方法,具有简捷高效的优点。将基于不同传递函数及各种航姿表示形式的姿态互补滤波归纳为统一的广义互补滤波算法(GCF),分析该类算法中的乘性姿态误差,并引入运动加速度补偿方法,可以改善载体机动状态下的姿态精度。数值仿真及实验结果显示,GCF的滤波效果与无人机常用的卡尔曼滤波算法相当,而处理时间仅为后者的1/20,且GCF具有良好的数值稳定性,配合运动加速度补偿算法可有效消除线加速度对航姿测量的不利影响,尤其适合低成本、小型无人机应用场合。 展开更多
关键词 磁惯导系统 航姿参考系统 广义互补滤波 乘性姿态误差 运动加速度 航姿测量
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无人机磁惯导系统中陀螺仪的叉积标定算法 被引量:6
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作者 王勇军 李智 李翔 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期14-23,共10页
针对无人机磁惯导系统(MINS)中的三轴MEMS陀螺仪的现场标定问题,提出了一种叉积标定算法。该方法基于载体矢量变化率与角速度关系来标定陀螺仪的各项误差,即导航坐标系中任一常矢量在无人机载体坐标系中对时间的变化率,可表示为该矢量... 针对无人机磁惯导系统(MINS)中的三轴MEMS陀螺仪的现场标定问题,提出了一种叉积标定算法。该方法基于载体矢量变化率与角速度关系来标定陀螺仪的各项误差,即导航坐标系中任一常矢量在无人机载体坐标系中对时间的变化率,可表示为该矢量与载体角速度的叉积。叉积标定法利用这一原理,可在无精密设备的条件下快速、便捷地对三轴陀螺仪进行标定。数值仿真表明,叉积标定法在微分形式和积分形式下都能有效地辨识和补偿陀螺仪的各项误差系数,并且能在各种不同因素影响下获得良好的标定效果。实物试验结果证明,基于地磁矢量辅助的叉积标定法对MINS模块中陀螺仪进行标定时,其精度达到0.227 9°/s,能够接近于转台标定的水平。陀螺仪标定后的数据与旋翼无人机飞控中的二阶互补滤波算法相结合,使得定点悬停状态下角度偏差控制在0.8°以内,有利于无人机现场标定和实际飞行中姿态数据的量测。 展开更多
关键词 磁惯导系统 三轴MEMS陀螺仪 地磁矢量 标定 叉积
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无人机磁惯导系统中航向校正的双内积算法 被引量:7
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作者 王勇军 李智 李翔 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第9期87-94,共8页
针对无人机磁惯导系统中广泛采用的三轴磁强计,建立航向角误差模型,分析出航向角的非对准误差等效为常值误差加半圆罗差,提出了一种基于双内积的航向误差校正方法,即利用地磁场矢量与自身内积得到的模值为定值以及地磁矢量与重力矢量二... 针对无人机磁惯导系统中广泛采用的三轴磁强计,建立航向角误差模型,分析出航向角的非对准误差等效为常值误差加半圆罗差,提出了一种基于双内积的航向误差校正方法,即利用地磁场矢量与自身内积得到的模值为定值以及地磁矢量与重力矢量二者的内积为常数原理进行航向角解算补偿。该方法能克服基于矢量模值不变校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,可实现三轴磁强计的完全校正。数值仿真及实验结果显示,该方法校正效果优于标量校正法、点积不变法以及两步法,能有效降低磁场矢量的模值误差和无人机航向角误差,且对磁惯导系统中的传感器噪声有较好鲁棒性。 展开更多
关键词 磁惯导系统 三轴磁强计 校正 航向角 双内积
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基于改进PDR算法的室内定位方法研究
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作者 马杰 王健 李智 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期211-217,共7页
针对室内封闭场所卫星导航系统定位穿透力不够导致的定位精度太低而传统的惯导在室内行人定位时航迹偏移较大的问题,通过对行人航迹推算算法(PDR)的深入分析,提出了改进的PDR算法,旨在提高室内定位中的定位精度。该算法首先设计了卡尔... 针对室内封闭场所卫星导航系统定位穿透力不够导致的定位精度太低而传统的惯导在室内行人定位时航迹偏移较大的问题,通过对行人航迹推算算法(PDR)的深入分析,提出了改进的PDR算法,旨在提高室内定位中的定位精度。该算法首先设计了卡尔曼滤波器和FIR滤波器对传感器数据进行预处理,提升数据的平滑性和抗噪性能;其次对传统的Weinberg步长计算模型进行改进,增加了新的变量作为步频检测和步长计算的联合参考,有助于减少步长估计的累积误差;然后取合适的阈值作为行人零速判断,以修正步数以及行人位置;最后设计一个扩展卡尔曼滤波器(EKF)对行人的位置进行优化,实现对行人实际轨迹的动态优化。仿真实验结果表明,改进后的PDR算法显著提高了定位精度,行人轨迹的平均误差由5.5 m降低到1.2 m。总体而言,该改进PDR算法能够有效减少航迹偏差和累积误差,提高了行人定位精度,具有广泛的应用前景。 展开更多
关键词 室内行人定位 PDR算法 零速检测 步长估计 卡尔曼滤波 FIR滤波 EKF
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