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GNSS/MEMS IMU车载组合导航中IMU比例因子误差的影响分析 被引量:3
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作者 张提升 王冠 +3 位作者 陈起金 唐海亮 王立强 牛小骥 《大地测量与地球动力学》 CSCD 北大核心 2024年第2期134-137,共4页
从系统状态模型出发,分析比例因子误差对组合导航精度和计算量的影响,同时基于车载运动的特点分析比例因子误差的观测性,提出一种仅保留航向陀螺仪和水平加速度计比例因子误差的降维状态模型。实验结果表明,当比例因子误差大于6×10... 从系统状态模型出发,分析比例因子误差对组合导航精度和计算量的影响,同时基于车载运动的特点分析比例因子误差的观测性,提出一种仅保留航向陀螺仪和水平加速度计比例因子误差的降维状态模型。实验结果表明,当比例因子误差大于6×10^(-3)时,增广比例因子误差有助于提高导航精度,但计算量增加约170%;降维模型能够达到高维模型的导航精度,与不增广比例因子误差相比,计算量仅增加约70%。 展开更多
关键词 车载组合导航 MEMS imu 比例因子误差 状态模型 卡尔曼滤波
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基于改进SHKF算法的UWB/IMU组合定位方法
2
作者 黄卫华 梅宇恒 +2 位作者 章政 赵广营 刘思贤 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期34-41,共8页
针对复杂环境下超宽带(UWB)无线定位系统存在非视距(NLOS)及随机误差的问题,提出一种基于改进Sage-Husa卡尔曼滤波算法(SHKF)的UWB/IMU组合定位方法。首先,设计了一种基于概率密度的提升树,将UWB/IMU特征数据的概率分布密度引入提升树... 针对复杂环境下超宽带(UWB)无线定位系统存在非视距(NLOS)及随机误差的问题,提出一种基于改进Sage-Husa卡尔曼滤波算法(SHKF)的UWB/IMU组合定位方法。首先,设计了一种基于概率密度的提升树,将UWB/IMU特征数据的概率分布密度引入提升树的损失函数中,鉴别出NLOS信号;然后,设计了一种改进SHKF算法,根据新息变化趋势定义自适应因子,实时调整对新息误差修正的策略以调节历史噪声对当前定位的影响,进而提升UWB/IMU组合定位的稳定性和精度。实验结果表明,所提方法将NLOS信号鉴别精度提升至99.12%,定位均方根误差降低至4.30 cm,提升了复杂环境下UWB/IMU组合系统定位精度。 展开更多
关键词 非视距 Sage-Husa卡尔曼滤波 UWB/imu组合定位 提升树
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基于MEMS IMU的GNSS RTK/INS紧组合定位分析 被引量:1
3
作者 谢晴 张全 +3 位作者 章红平 陈德忠 李治君 崔宇璐 《测绘通报》 CSCD 北大核心 2024年第1期89-95,共7页
本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间... 本文针对复杂动态的城市环境自动驾驶规模化应用需求,提出惯性单元辅助RTK快速收敛的自动驾驶低成本、高精度定位方法。使用MEMS IMU M39和战术级IMU Pos320,通过对多组实测车载数据进行仿真中断,得到INS位置漂移误差、模糊度收敛时间、模糊度固定正确性指标,再对无惯导辅助、M39辅助模糊度固定和Pos320辅助3种情形下的模糊度固定时间和定位精度进行了统计和分析。结果表明,M39在GNSS中断5 s时可辅助RTK实现模糊度瞬时固定,中断时间为10 s时可以将RTK模糊度收敛时间压缩至1/4。MEMS IMU的加入使得RTK模糊度固定错误个数显著下降,10 cm以内高精度定位占比由62.25%提高至98.44%。试验验证了MEMS IMU辅助RTK能够加快模糊度收敛速度,提高了其在自动驾驶导航定位应用中的精度和可靠性。 展开更多
关键词 组合导航 RTK/INS紧组合 MEMS imu 载波相位 模糊度固定
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捷联惯导系统IMU误差特性分析
4
作者 徐开俊 董韵 +2 位作者 杨泳 孔令兵 魏阳 《西安航空学院学报》 2024年第1期1-6,共6页
为了优化捷联惯导系统惯性测量单元性能,首先,从惯性导航系统工作原理出发,细致梳理捷联惯导误差模型,对惯性测量单元常见误差源分类,重点分析主流民航客机机型捷联惯导惯性测量单元的误差特性;然后,对由5个直线段和4个转弯组成的矩形... 为了优化捷联惯导系统惯性测量单元性能,首先,从惯性导航系统工作原理出发,细致梳理捷联惯导误差模型,对惯性测量单元常见误差源分类,重点分析主流民航客机机型捷联惯导惯性测量单元的误差特性;然后,对由5个直线段和4个转弯组成的矩形起落航线,在无误差的理想模式和设置导航级捷联惯导惯性测量单元误差参数模式,分别进行轨迹仿真;最后,在飞行轨迹的姿态、速度、位置误差三维方向对比分析。结果表明,IMU误差诱使飞行轨迹随时间有偏离趋势,高度误差波动始终非常平稳,水平方向误差在一定时间后大幅度发散,表现出惯性导航性能的固有缺陷,即误差随时间的推移逐渐累积,会在一段平稳时间后呈发散趋势。因此在实际使用惯导中可以使用特殊的算法和硬件平台以延长误差发散之前的时间,也可以通过与GPS等数据进行组合导航的方式抑制其发散趋势。研究结果为进一步进行组合导航算法优化奠定基础。 展开更多
关键词 捷联惯导 惯性测量单元 误差特性
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GNSS/IMU/LiDAR融合定位研究 被引量:1
5
作者 刘傲 郭杭 +1 位作者 熊剑 王梦莉 《全球定位系统》 CSCD 2024年第3期73-79,共7页
为提升低成本卫星接收机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)条件下传统组合导航定位的抗干扰性和定位精度,本文通过融合GNSS、IMU、激光雷达(laser radar,LiDAR)来提高定位的鲁棒性及定位精度.在高楼遮挡等复杂环境下由于... 为提升低成本卫星接收机和惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)条件下传统组合导航定位的抗干扰性和定位精度,本文通过融合GNSS、IMU、激光雷达(laser radar,LiDAR)来提高定位的鲁棒性及定位精度.在高楼遮挡等复杂环境下由于卫星信号丢失导致卫星定位结果降低,可通过GNSS与IMU的组合来提升导航定位的鲁棒性及其精度.如果卫星信号缺失时间过长,那么低成本条件下的GNSS/IMU组合定位精度仍不理想,本文提出利用LiDAR里程计输出的位置信息与传统组合导航通过扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)进行融合定位.实验得出:在无遮挡的环境下融合定位标准差(standard deviation,STD)精度较之卫星定位提升53.7%,均方根误差(root mean square error,RMSE)精度提升56%,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升37.9%,RMSE精度提升38.6%.在有遮挡的环境下融合定位STD精度较之卫星定位提升59.4%,RMSE精度提升71.3%,较之GNSS/IMU组合定位STD精度提升26.3%,RMSE精度提升33.7%. 展开更多
关键词 定位 GNSS 惯性测量单元(imu) 激光雷达(LiDAR) 扩展卡尔曼滤波(EKF)
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基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统 被引量:2
6
作者 林子钧 尤德安 +3 位作者 廖滔 张嘉谋 彭志锋 王红军 《农机化研究》 北大核心 2024年第5期37-44,共8页
为了实现草方格固沙机的智能化工作,提出了一种基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统。系统以STM32F407VGT6作为主控芯片,将GNSS(全球导航卫星系统)和IMU(惯性测量单元)的位置、速度和航向角数据通过卡尔曼滤波算法融合,得到最... 为了实现草方格固沙机的智能化工作,提出了一种基于GNSS+IMU的草方格固沙机自动巡航控制系统。系统以STM32F407VGT6作为主控芯片,将GNSS(全球导航卫星系统)和IMU(惯性测量单元)的位置、速度和航向角数据通过卡尔曼滤波算法融合,得到最优估计数据;然后,将最优估计数据输入增量式PID算法,以实现草方格固沙机在预定义区域内稳定的导航工作。同时,设计了Android APP终端,实现了用户终端对草方格固沙机的智能监控。研究结果表明:系统导航工作直线航向角偏差RMS不超过0.45,最大偏差不超过1.5°,满足草方格固沙机自动巡航工作的基本需求,体现了草方格固沙机在智能化定位导航方面的可行性与稳定性,可为草方格固沙机实现荒漠化治理提供依据。 展开更多
关键词 草方格固沙机 GNSS imu 卡尔曼滤波 PID 自动巡航
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基于精化预积分的GNSS/IMU/视觉多源融合定位方法
7
作者 贾晓雪 赵冬青 +3 位作者 肖国锐 杨显赐 杨朝永 赖路广 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2026-2032,共7页
针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引... 针对传统预积分算法固定地球重力值和忽略地球自转的问题,提出一种考虑地球自转和重力变化的惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)预积分算法。参照高精度捷联惯性导航解算的动力学模型,在IMU预积分动力学模型的姿态更新中引入地球自转角速率,速度和位置更新中引入由地球自转引起的科里奥利加速度,同时将由载体位置引起的地球重力变化及时反馈至预积分算法中,详细推导了引入地球自转和重力变化后预积分算法的具体过程,实现对传统预积分模型的精化。并将精化的预积分算法应用于基于紧耦合全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)/IMU/视觉多源融合系统中,实测实验结果表明:利用精化的预积分模型可使系统预积分的模型误差有效减小,显著提升多源融合系统整体的定位定姿精度,其中系统定位精度提升32.41%,航向角精度提升4.23%。 展开更多
关键词 imu预积分 地球自转 重力变化 图优化 多源融合定位
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露天煤矿环境下基于LiDAR/IMU的紧耦合SLAM算法研究 被引量:2
8
作者 马宝良 崔丽珍 +1 位作者 李敏超 张清宇 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期236-244,共9页
随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光... 随着人工智能和无人驾驶等相关学科的快速发展,煤矿装备的智能化和无人化成为了新的趋势。智能设备的应用将大幅提高煤矿作业的生产力以及人员安全性。露天煤矿地形复杂,与城市环境相比无明显的几何特征,具有分段相似性,利用现有以激光雷达为主的同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)方案在该环境下易出现定位漂移和建图误差较大等现象。针对上述问题,提出了一种基于激光雷达(Light Detection and Ranging,LiDAR)和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)紧耦合的SLAM算法,该算法使用LiDAR和IMU两种传感器作为数据输入,对数据进行预处理,前端利用迭代扩展卡尔曼滤波器将预处理后的LiDAR特征点与IMU数据相融合,并使用后向传播来矫正雷达运动畸变,后端利用雷达相对位姿因子将LiDAR帧间配准结果作为约束因子与回环因子共同完成全局因子图优化。利用开源数据集和露天煤矿实地数据集验证了算法的鲁棒性和精确性。试验结果表明在城市结构化环境中文中所提算法与当前激光SLAM算法精度保持一致,而针对长达两千多米的露天煤矿实地环境,所提算法较FAST-LIO2、LIO-SAM紧耦合算法在定位精度上分别提高了46.00%和23.15%,且具有更高的鲁棒性。 展开更多
关键词 露天煤矿 同时定位与地图构建 激光雷达 惯性导航 因子图
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考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法
9
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RTK和IMU的多行播种定位系统研究
10
作者 张昱婷 张康宁 +1 位作者 滕桂法 么炜 《河北农业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第4期92-100,共9页
在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合... 在耕种过程中,为了保持株距行距一致性、使作物长势均匀,提高后续管理便捷性,以及提高粮食产量,需要精确记录植株空间位置分布信息。为提高植株位置定位精度,本研究设计1种基于双天线RTK和IMU的多行精播机播种定位系统,利用RTK/IMU组合定位方式检测系统定位坐标及航向,通过落种检测模块判断落种状态,完成落种数据提取以及定位数据的采集,并设计了基于双天线RTK和IMU的播种定位算法,结合卡尔曼滤波融合算法获取播种机位置和姿态,根据排种机构与RTK天线及IMU相对位置,设计基于相对排种器位置模型的落种位置解算算法,实现各排种单体落种位置实时解算。实验表明系统在进行直线播种时作业速度在7 km/h以内或在进行弯道播种时作业速度在3 km/h以内时,能准确测量落种位置,均方根误差均小于30 mm,可以满足在精密播种过程中对落种位置预测精度的要求。 展开更多
关键词 播种定位系统 RTK/imu组合定位 双天线RTK 卡尔曼滤波 弯道播种
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GNSS/INS组合导航中IMU参数设定与优化
11
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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基于无迹卡尔曼滤波和小波分析的IMU传感器去噪技术研究
12
作者 阳兆哲 李跃忠 吴光文 《现代电子技术》 北大核心 2024年第5期53-59,共7页
获得精确的姿态信息是跌倒检测的关键。文中在姿态角解算问题中提出一种基于无迹卡尔曼滤波和小波滤波的改进方法,通过Savitzky-Golay滤波器和小波滤波融合算法对加速度计以及陀螺仪数据进行降噪处理,利用降噪后的加速度数据对陀螺仪数... 获得精确的姿态信息是跌倒检测的关键。文中在姿态角解算问题中提出一种基于无迹卡尔曼滤波和小波滤波的改进方法,通过Savitzky-Golay滤波器和小波滤波融合算法对加速度计以及陀螺仪数据进行降噪处理,利用降噪后的加速度数据对陀螺仪数据进行PI积分补偿,将补偿后的陀螺仪数据进行Mahony解算,其结果作为无迹卡尔曼滤波的状态信息;其次通过加速度值解算,将其结果作为无迹卡尔曼滤波的量测信息实现姿态解算。实验表明,在静态条件下,相对于常见的扩展卡尔曼滤波融合切比雪夫滤波算法,该方法使IMU传感器原始加速度计精度提高了83.3%,姿态角标准差平均减少了0.00193,能够有效地减少随机噪声。零点漂移、高斯噪声对IMU传感器姿态角信号的影响,使跌倒检测系统在复杂的环境条件下具有较高的精度以及稳定性。 展开更多
关键词 跌倒检测 小波滤波 Savitzky-Golay滤波器 无迹卡尔曼滤波 imu传感器 姿态角
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基于IMU在线校准的SLAM精度提升方法研究
13
作者 周霆威 乔贵方 +2 位作者 刘娣 付冬梅 张颖 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第3期1-5,共5页
基于多传感器融合的SLAM算法是当前移动机器人实现精准定位和导航的关键技术之一,在分析了惯性测量单元(IMU)的系统误差会对SLAM算法的建图和导航精度影响较大,并且IMU的系统误差会随工作时间发生变化的问题后,提出了一种易于实现的IMU... 基于多传感器融合的SLAM算法是当前移动机器人实现精准定位和导航的关键技术之一,在分析了惯性测量单元(IMU)的系统误差会对SLAM算法的建图和导航精度影响较大,并且IMU的系统误差会随工作时间发生变化的问题后,提出了一种易于实现的IMU在线标定方法。该标定方法首先建立了IMU中加速度计和陀螺仪的误差模型。其次通过二维云台实现IMU的姿态调整。然后通过读取加速度传感器的静态数值实现加速度计的误差参数辨识。最后以标定后的加速度计输出数据和陀螺仪计算的旋转矩阵,实现陀螺仪的误差参数辨识。为验证以上标定算法的效果,文中基于标定前后的IMU分别进行SLAM建图实验,实验结果表明,基于标定后IMU的建图精度更好。 展开更多
关键词 惯性测量单元 误差标定 即时定位与地图构建 移动机器人 在线校准
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基于SR-EKF的UWB/IMU组合室内定位系统
14
作者 董璇 姜恩华 《兰州文理学院学报(自然科学版)》 2024年第4期59-63,共5页
UWB定位技术定位精度高、系统结构搭建简单,但在遮挡物影响下性能降低.IMU计算目标位置不受周围环境干扰,长时间工作会存在误差累积.本文提出一种基于平方根扩展卡尔曼滤波法(Square Root-Extended Kalman Filter,SR-EKF)的惯性测量单元... UWB定位技术定位精度高、系统结构搭建简单,但在遮挡物影响下性能降低.IMU计算目标位置不受周围环境干扰,长时间工作会存在误差累积.本文提出一种基于平方根扩展卡尔曼滤波法(Square Root-Extended Kalman Filter,SR-EKF)的惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)/超宽带(Ultra-Wideband,UWB)组合室内定位技术.平方根扩展卡尔曼滤波融合IMU/UWB测量数据,通过提高描述状态量的协方差矩阵精确度,进而对状态量校正.同时能够补偿IMU误差累积,降低加速度计和陀螺仪零偏,克服复杂环境下未知影响,提高定位精度.实验结果显示,定位算法能够有效反馈IMU进行误差补偿,并缩小算法估计位置与真实位置之间的误差值,实现高精度目标定位. 展开更多
关键词 超宽带 imu 室内定位 平方根扩展卡尔曼滤波
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基于容积卡尔曼滤波的RSSI/IMU组合室内定位系统研究 被引量:1
15
作者 沈东徽 卜雄洙 《仪表技术》 2024年第1期48-52,69,共6页
在物联网时代,跟踪定位室内环境中物体至关重要。针对接收信号强度指示(RSSI)定位方差大和惯性测量单元(IMU)定位存在累积误差的问题,研究并实现了一种使用容积卡尔曼滤波算法对RSSI定位和IMU定位进行数据融合的方法。以ZigBee开发板为R... 在物联网时代,跟踪定位室内环境中物体至关重要。针对接收信号强度指示(RSSI)定位方差大和惯性测量单元(IMU)定位存在累积误差的问题,研究并实现了一种使用容积卡尔曼滤波算法对RSSI定位和IMU定位进行数据融合的方法。以ZigBee开发板为RSSI的硬件载体,采用质心定位法将RSSI转换为坐标信息;待测目标搭载MPU9250提供IMU数据,并进行室内跟踪定位实验;使用容积卡尔曼滤波算法对实验数据进行改进,并与原坐标信息数据进行对比。结果显示,使用了容积卡尔曼滤波算法后的改进数据相比原数据在精确度上提高了20.8%。该定位系统具有一定的实用价值。 展开更多
关键词 容积卡尔曼滤波 接收信号强度指示 惯性测量单元 质心定位法 室内定位
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一种穿戴式多IMU的航向对齐方法
16
作者 夏大洲 姜卫平 +1 位作者 旷俭 牛小骥 《导航定位学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期1-8,共8页
针对基于穿戴式多惯性测量单元(IMU)的行人定位与步态测量应用中,多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型,操作流程复杂度高且精度无法保障的问题,提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法:设计适用足部、... 针对基于穿戴式多惯性测量单元(IMU)的行人定位与步态测量应用中,多IMU之间的航向对齐通常依赖磁力计、专业人员辅助以及关节假设模型,操作流程复杂度高且精度无法保障的问题,提出一种适用下肢安装多IMU的航向对齐方法:设计适用足部、小腿和大腿IMU的统一的杆臂补偿零速修正算法,利用行人足部周期性触地规律构造的零速度观测值,准确恢复所有IMU的运动轨迹;然后基于轨迹相似性约束,实现多个IMU的航向对齐;最后在室外开阔场景下评估运动轨迹恢复精度和航向对齐精度。实验结果表明,航向对齐精度和各部位IMU的轨迹恢复精度呈正相关;在行走轨迹长度大于15 m时,各IMU的航向对齐精度均优于1°(均方根值)。该方法操作简单,易于实施,能够满足基于多IMU的人体运动分析和行人定位应用需求。 展开更多
关键词 穿戴式惯性传感器 航向对齐 行人航迹推算 人体运动分析 扩展卡尔曼滤波
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基于伪距残差和新息的GNSS/IMU抗差自适应定位算法
17
作者 刘正午 孙蕊 蒋磊 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1316-1324,共9页
在全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量元件(IMU)组合导航系统中,抗差滤波和自适应滤波常被用于提高组合导航的定位精度。但是抗差滤波和自适应滤波所适用的条件不同,使用不当反而可能会降低组合导航的定位精度,针对此问题,提出基于伪距... 在全球导航卫星系统(GNSS)和惯性测量元件(IMU)组合导航系统中,抗差滤波和自适应滤波常被用于提高组合导航的定位精度。但是抗差滤波和自适应滤波所适用的条件不同,使用不当反而可能会降低组合导航的定位精度,针对此问题,提出基于伪距残差和新息的GNSS/IMU抗差自适应定位算法。所提算法基于伪距残差评估GNSS的定位质量,选择合适的滤波算法进行GNSS/IMU组合导航解算。在长时间GNSS定位质量较差时,基于新息和伪距残差判断是否IMU运动学推算误差大于GNSS观测值误差,从而根据判断的结果选择是否采用抗差因子。结果表明:所提算法相对于扩展卡尔曼滤波算法在东、北和天方向上分别提高36.05%、22.71%和56.22%的定位精度。 展开更多
关键词 伪距残差 新息 抗差滤波 自适应滤波 GNSS/imu组合导航
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基于单轴光学陀螺与MEMS IMU的室内移动机器人寻北
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作者 谭彩铭 谢晓龙 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期132-138,共7页
三轴高精度光学陀螺成本高体积大,限制了陀螺寻北技术在移动机器人领域的应用。针对该问题,提出一种基于单轴光学陀螺和微机电系统(MEMS)惯性测量单元的室内移动机器人寻北方法,达到或者接近三轴光学陀螺的寻北精度,成本和体积降低约2/... 三轴高精度光学陀螺成本高体积大,限制了陀螺寻北技术在移动机器人领域的应用。针对该问题,提出一种基于单轴光学陀螺和微机电系统(MEMS)惯性测量单元的室内移动机器人寻北方法,达到或者接近三轴光学陀螺的寻北精度,成本和体积降低约2/3。移动机器人于第1位置静止时,根据单轴光学陀螺的输出与MEMS三轴加速度计的输出,获得两个可能方位角,以相同的方式获得移动机器人在第2位置的两个可能方位角,两个位置的方位角相减得到4个可能的方位角变化值,通过和MEMS捷联惯导系统所得方位角变化值比较,确定第2位置的唯一方位角。误差分析显示在方位角接近90°和270°时,所提出的方法接近三轴光学陀螺的寻北精度,仿真实验和跑车实验证实了所提出方法的有效性。 展开更多
关键词 陀螺寻北 捷联惯导 单轴光学陀螺 MEMS imu 室内移动机器人
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扩展卡尔曼滤波算法在UWB+IMU定位中的应用
19
作者 庞正辉 庞正芳 +4 位作者 张品超 吴小串 李金涛 邓廷银 陈永贵 《地理空间信息》 2024年第11期95-99,共5页
为有效解决超宽带(UWB)+惯性测量单元(IMU)组合定位中的非线性问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的UWB+IMU组合定位算法。首先详细推导了基于EKF的UWB+IMU组合定位的数学模型;然后在两个场景中分别设置4组对照实验评估算法的可行... 为有效解决超宽带(UWB)+惯性测量单元(IMU)组合定位中的非线性问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的UWB+IMU组合定位算法。首先详细推导了基于EKF的UWB+IMU组合定位的数学模型;然后在两个场景中分别设置4组对照实验评估算法的可行性。结果表明,基于KF和EKF的UWB+IMU组合定位运动轨迹整体更接近真实运动轨迹,组合定位可以发挥UWB和IMU的优势,定位精度高于单一UWB或IMU定位;与UWB、IMU和基于KF的UWB+IMU组合定位相比,基于EKF的UWB+IMU组合定位精度平均提升了59.99%、67.11%、34.87%;EKF通过融合UWB测距和IMU测量数据,提高了位置与姿态的准确性和稳定性,同时有效抑制了UWB和IMU的噪声误差,说明EKF算法更加适合应用于非线性定位场景中。 展开更多
关键词 UWB imu EKF 组合定位
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Unscented Kalman filter for a low-cost GNSS/IMU-based mobile mapping application under demanding conditions
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作者 Mokhamad Nur Cahyadi Tahiyatul Asfihani +1 位作者 Hendy Fitrian Suhandri Risa Erfianti 《Geodesy and Geodynamics》 EI CSCD 2024年第2期166-176,共11页
For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.... For the last two decades,low-cost Global Navigation Satellite System(GNSS)receivers have been used in various applications.These receivers are mini-size,less expensive than geodetic-grade receivers,and in high demand.Irrespective of these outstanding features,low-cost GNSS receivers are potentially poorer hardwares with internal signal processing,resulting in lower quality.They typically come with low-cost GNSS antenna that has lower performance than their counterparts,particularly for multipath mitigation.Therefore,this research evaluated the low-cost GNSS device performance using a high-rate kinematic survey.For this purpose,these receivers were assembled with an Inertial Measurement Unit(IMU)sensor,which actively transmited data on acceleration and orientation rate during the observation.The position and navigation parameter data were obtained from the IMU readings,even without GNSS signals via the U-blox F9R GNSS/IMU device mounted on a vehicle.This research was conducted in an area with demanding conditions,such as an open sky area,an urban environment,and a shopping mall basement,to examine the device’s performance.The data were processed by two approaches:the Single Point Positioning-IMU(SPP/IMU)and the Differential GNSS-IMU(DGNSS/IMU).The Unscented Kalman Filter(UKF)was selected as a filtering algorithm due to its excellent performance in handling nonlinear system models.The result showed that integrating GNSS/IMU in SPP processing mode could increase the accuracy in eastward and northward components up to 68.28%and 66.64%.Integration of DGNSS/IMU increased the accuracy in eastward and northward components to 93.02%and 93.03%compared to the positioning of standalone GNSS.In addition,the positioning accuracy can be improved by reducing the IMU noise using low-pass and high-pass filters.This application could still not gain the expected position accuracy under signal outage conditions. 展开更多
关键词 LoW-cost GNSS GNSS/imu Single Point Positioning-imu(SPP/imu) Differential GNSS-imu(DGNSS/imu) Unscented Kalman Filter(UKF) Outageconditions
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