《多感測器組合無縫導航系統關鍵技術研究》是依託南昌大學，由郭杭擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多感測器組合無縫導航系統關鍵技術研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：郭杭
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目研究IMU/GNSS/磁羅盤/里程儀/無線電室內定位組合無縫導航系統的兩項關鍵技術，即室內無線電指紋定位方法和消除磁羅盤誤差的有效方法，解決一直困擾導航界的關鍵問題。研究室內實時無線電指紋定位的貝葉斯方法，提出延長作用距離、消除環境誤差和提高室內定位精度的措施，結合里程儀或IMU，以解決GNSS在室內信號中斷而不能定位的問題。研究建立新的磁誤差模型，用多感測器組合導航裝置標定羅差，提高磁方位的精度和穩定性，線上解決IMU的初始對準和糾正其漂移問題。設計多感測器組合系統無縫導航的新方案，實時獲得濾波輸出。該項研究融合測繪學、導航學和電子信息的理論和方法，有望在學科前沿交叉研究中取得突破。研究成果可用於行人室內導航、車輛導航、無人機導航、車載測圖系統、航空重力測量和航空攝影測量，以及智慧型交通系統中。
結題摘要
本項目針對目前導航定位領域GNSS信號的脆弱性、慣性導航系統誤差漂移和磁力計擾動等諸多限制，提出了一種多感測器組合的無縫導航定位方法，適合多種套用領域。利用全球衛星導航系統、慣性器件等多種感測器，構建一種最佳的組合策略。在無GNSS信號環境合理使用慣性器件、Zigbee無線感測器及磁力計等感測器，實施無縫導航定位。在此基礎上，採用擴展卡爾曼濾波進行處理，實現無縫導航定位的最優估計輸出。在室外定位場合，通過GNSS手持機模組獲得米級的定位結果。在室內定位場合，通過布設的ZigBee 參考點，在設備充分同步的基礎上，基於RSSI觀測值獲得距離值。然後，結合預先精確標定的感測器參考點坐標和定位算法，實現米級的定位結果輸出。在室內外無線信號受限制的地區，充分利用IMU導航定位技術不受外部干擾，以及磁力計輔助方位信息的特性。採用了MEMS IMU/磁力計組合導航定位方式，輸出位置、方位的信息。實現了室內外無縫導航的目的。套用領域包括室外車載、機載、船舶以及行人導航，各種室內定位，如礦山、隧道、大型超市、影劇院和醫院養老院等。 通過項目組的努力工作，獲得了若干關鍵技術。它們是：（1)低成本感測器數據融合技術； （2) 後向平滑容積濾波算法處理IMU/GPS組合導航系統數據的方法；（3）磁力計/GPS/INS組合系統航向角的聯邦濾波算法；（4）基於陀螺信息的兩位置捷聯慣導初始對準方法；（5）基於foot-mounted的IMU室內行人航位推算方法；（6）無線感測網路的室內定位指紋庫的最佳化方法；（7）基於Zigbee網路的室內雙向定位方法；（8）室內定位中卡爾曼濾波方法和改進加權距離定位算法；（9）改進的MNN粒子濾波的指紋庫定位算法；（10）室內定位虛擬信息庫粒子濾波指紋定位算法。 此外，還探索研究了緊耦合的高精度IMU/GPS導航系統算法（正嚮導航濾波算法與逆向算法的結合）和非完整約束條件下加權聯合濾波的方法；針對GPS/INS組合導航系統中非線性特性的高斯粒子濾波混和算法；用於地面探測車的導航系統、機器人導航的可行性；基於MIMU的滑雪運動測量系統；基於天空偏振特性的野外作戰車輛導航增強策略。利用地基GPS遙感大氣技術，使用高密度日降水格網點資料、NCEP/NCAR再分析資料和常規氣象資料，研究鄱陽湖區降雨過程中大氣水汽的變化特徵，為研究開發鄱陽湖區空中水資源提出了一些啟發性的結論。
