亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        基于完整運(yùn)動(dòng)約束的車載GPS/IMU組合方法

        2018-08-23 03:22:24顧青濤孫書良
        無線電通信技術(shù) 2018年5期
        關(guān)鍵詞:約束方程慣導(dǎo)運(yùn)動(dòng)學(xué)

        顧青濤,孫書良

        (1.北京衛(wèi)星導(dǎo)航中心,北京 100094;2.中國電子科技集團(tuán)公司第五十四研究所,河北 石家莊050081)

        0 引言

        慣性測量單元(Inertial Measurement Unit,IMU)是自主式測量傳感器[1-2],適合應(yīng)用在GPS受限且自主性要求高的組合導(dǎo)航領(lǐng)域,國外許多移動(dòng)車載導(dǎo)航系統(tǒng)采用GPS/IMU組合導(dǎo)航,能達(dá)到較高的定位定向精度[3]。車載GPS/IMU組合導(dǎo)航通常采用速度和位置兩種量測方案[4-5]。車輛在正常行駛過程中,僅有前向速度,無側(cè)向和天向速度,根據(jù)此特性,可以建立車輛運(yùn)行學(xué)約束方程輔助進(jìn)行慣性導(dǎo)航,但缺少前向速度約束的運(yùn)行學(xué)輔助導(dǎo)航是一種非完整約束的輔助導(dǎo)航[6]。車輛的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)可看成是以車輛中心上某點(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動(dòng),可以將向心加速度引入運(yùn)行學(xué)約束方程[7-8],構(gòu)建完整的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程,提高GPS/IMU組合導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度。

        1 引入向心加速度的車體運(yùn)行約束

        在車載慣導(dǎo)系統(tǒng)中選取地心坐標(biāo)系i為慣性坐標(biāo)系[9-10],東北天地理坐標(biāo)系n為導(dǎo)航坐標(biāo)系[11],載體坐標(biāo)系為b,車輛運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系為m,地球自轉(zhuǎn)角速率為ωie。車輛正常行駛情況下,如不發(fā)生側(cè)滑或跳躍等特殊情況,車輛在m系中的行駛速度除前向速度外均為零,得到輪式車輛的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程[12-13]:

        (1)

        式中所示的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程沒有前向速度信息,因而以式(1)為觀測變量的運(yùn)行學(xué)輔助導(dǎo)航是一種非完整約束的輔助導(dǎo)航。慣導(dǎo)安裝誤差角度進(jìn)行標(biāo)定和補(bǔ)償后為小角度,經(jīng)初始對(duì)準(zhǔn)后b系與m系可看作重合,車輛打滑、滑行等原因?qū)е翴MU輸出錯(cuò)誤信息時(shí),可利用式(1)的約束方程輔助進(jìn)行導(dǎo)航[14-15]。

        車輛轉(zhuǎn)向行駛時(shí),車輛的瞬時(shí)運(yùn)動(dòng)可看成是以車輛中心上某點(diǎn)為圓心的圓周運(yùn)動(dòng)(車輛直線行駛時(shí),車輛運(yùn)動(dòng)也可看成是半徑無窮大的圓周運(yùn)動(dòng))[16-17],圓心O位于b系的x軸上,如圖1所示。

        圖1 圓周運(yùn)動(dòng)示意圖

        (2)

        根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)理論得到車輛轉(zhuǎn)向產(chǎn)生向心加速度ar表示為:

        (3)

        (4)

        (5)

        (6)

        利用式(4)和式(6)構(gòu)造向心加速度差值a0:

        (7)

        理想情況下a0=0,但是受干擾和噪聲影響導(dǎo)致a0存在觀測誤差δa0:

        (8)

        式中,φ為姿態(tài)誤差角、為加速度計(jì)誤差、ε為陀螺誤差。

        2 完整運(yùn)行學(xué)約束輔助的GPS/IMU組合建模

        (9)

        車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)約束輔助實(shí)質(zhì)上是m系速度約束,考慮IMU安裝誤差和桿臂誤差,慣導(dǎo)解算速度在m上的分量可表示為:

        (10)

        將捷聯(lián)慣導(dǎo)速度誤差δVn、姿態(tài)誤差角φn、位置誤差δPn、加速計(jì)誤差b、陀螺誤差εb以及δa和μ擴(kuò)充為捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差狀態(tài),構(gòu)建完整運(yùn)行學(xué)約束輔助的捷聯(lián)慣導(dǎo)狀態(tài)變量為:

        (11)

        狀態(tài)方程表示為:

        (12)

        其中,

        觀測方程[18-19]:

        ZI=HIXI+nI。

        (13)

        其中,

        nI為噪聲矩陣、( )i表示矩陣第i行、[ ](i,j)表示矩陣第i行j列。

        3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

        將光纖IMU安裝輪式車輛后并進(jìn)行標(biāo)定。跑車場地選在學(xué)校操場跑到,采取重復(fù)跑圈,臨時(shí)方向機(jī)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行跑車實(shí)驗(yàn),跑車前進(jìn)行10 min靜基座初始對(duì)準(zhǔn),連續(xù)跑車超過1.5 h,最大速度60 km/h。

        如圖2所示,GPS測速和捷聯(lián)慣導(dǎo)解算速度,可以看出在2 300~2 320 s時(shí)間段內(nèi)里GPS輸出明顯增大而捷聯(lián)慣導(dǎo)輸出為0,這是車輛滑動(dòng)引起的GPS錯(cuò)誤輸出,在2 620~2 625 s時(shí)間段內(nèi)GPS輸出為0,而慣性有輸出,這是由于車輛下坡滑行引起的GPS錯(cuò)誤輸出,在GPS測速錯(cuò)誤情況下,需采用運(yùn)動(dòng)學(xué)約束輔助慣性導(dǎo)航。

        圖2 捷聯(lián)慣導(dǎo)和GPS量測速度

        為驗(yàn)證向心加速度誤差作為觀測量的運(yùn)動(dòng)學(xué)約束方程有效性,取500 s數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。如圖3所示,可看出車輛轉(zhuǎn)向產(chǎn)生向心加速度ar、向心加速度差值ao的觀測值受干擾影響較大。對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理,分別得到0.05 s和0.2 s的平滑結(jié)果,如圖4與圖5所示,可看出平滑后的車輛轉(zhuǎn)向產(chǎn)生向心加速度ar和IMU獲取的向心加速度觀測值基本相同,說明采用向心加速度觀測誤差作為觀測量,進(jìn)行輪式車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)約束輔助慣性導(dǎo)航是可行的。

        圖3 向心加速度觀測值

        圖4 0.05 s平滑的向心加速度觀測值

        圖5 0.2 s平滑后的向心加速度觀測值

        為進(jìn)一步驗(yàn)證約束方案的有效性與優(yōu)勢,分別開展進(jìn)行無約束和引入向心加速度觀測誤差的完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束條件下的跑車實(shí)驗(yàn),定位結(jié)果如圖6所示。

        圖6 水平定位誤差

        可以看出由于受GPS測速誤差影響,無約束組合導(dǎo)航的經(jīng)度定位誤差約60 m,緯度定位誤差約35 m;采用完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的組合導(dǎo)航經(jīng)度定位誤差約40 m,緯度定位誤差約20 m。采用完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的組合導(dǎo)航精度明顯優(yōu)于無約束組合導(dǎo)航。

        4 結(jié)束語

        圍繞車輛運(yùn)動(dòng)過程中由于側(cè)滑等原因?qū)е萝囕d組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的GPS獲取速度存在誤差,進(jìn)而影響組合精度的問題,提出了一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)約束條件下的組合方法,把向心加速度引入運(yùn)行學(xué)約束方程,開展完整運(yùn)行學(xué)約束輔助的GPS/IMU組合建模并建立測試環(huán)境。分別采用0.05 s和0.2 s對(duì)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行平滑處理后,車輛轉(zhuǎn)向產(chǎn)生向心加速度和IMU獲取的向心加速度觀測值基本相同,驗(yàn)證了輪式車輛運(yùn)動(dòng)學(xué)約束輔助慣性導(dǎo)航的可行性;為進(jìn)一步驗(yàn)證約束方案有效性與優(yōu)勢,開展無約束和引入向心加速度觀測誤差的完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束條件下的跑車實(shí)驗(yàn),采用完整運(yùn)動(dòng)學(xué)約束的組合導(dǎo)航經(jīng)度定位誤差約40 m、緯度定位誤差約20 m,明顯優(yōu)于無約束組合導(dǎo)航的經(jīng)度誤差60 m、緯度誤差35 m的定位結(jié)果。該研究成果可為后續(xù)開展車載導(dǎo)航系統(tǒng)研發(fā)提供技術(shù)參考。

        猜你喜歡
        約束方程慣導(dǎo)運(yùn)動(dòng)學(xué)
        移動(dòng)機(jī)器人動(dòng)力學(xué)方程的約束違約穩(wěn)定方法
        含剛性斜桿的平面有側(cè)移剛架內(nèi)力計(jì)算1)
        基于MATLAB的6R機(jī)器人逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解分析
        礦井巷道三維建模方法探討
        自適應(yīng)模糊多環(huán)控制在慣導(dǎo)平臺(tái)穩(wěn)定回路中的應(yīng)用
        基于D-H法的5-DOF串并聯(lián)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        無人機(jī)室內(nèi)視覺/慣導(dǎo)組合導(dǎo)航方法
        基于Bagging模型的慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差抑制方法
        多體系統(tǒng)指標(biāo)2運(yùn)動(dòng)方程HHT方法違約校正1)
        基于運(yùn)動(dòng)學(xué)原理的LBI解模糊算法
        成人毛片无码一区二区三区| 超碰青青草手机在线免费观看| 亚洲精品视频1区2区| 久久天天躁狠狠躁夜夜躁2014| 妇女性内射冈站hdwwwooo| 青青草99久久精品国产综合| 精品国产一区二区三区香| 熟妇熟女乱妇乱女网站| 国产精品乱码在线观看| 亚洲熟妇夜夜一区二区三区| 国产一区二区黄色的网站| 久久久久久亚洲av成人无码国产| 日产精品久久久久久久| 日韩女优中文字幕在线| h视频在线播放观看视频| 亚洲另类欧美综合久久图片区| 在线不卡av天堂| 女同同成片av免费观看| 美腿丝袜诱惑一区二区| 久久99热久久99精品| 国产av一区二区三区区别| 精品麻豆一区二区三区乱码| 精品久久久bbbb人妻| 亚洲国产中文在线二区三区免| 少妇爽到爆视频网站免费| 最新国产熟女资源自拍| 午夜无码片在线观看影视| 久久久久久99精品| 国产精品亚洲专区无码web | 成人免费播放片高清在线观看| 精品亚洲一区二区三区四| 18禁裸男晨勃露j毛免费观看| 亚洲地区一区二区三区| 一级内射免费观看视频| 在线精品无码字幕无码av| 天天天综合网| 亚洲一区二区女优视频| 亚洲第一狼人天堂网亚洲av| 大胆欧美熟妇xxbbwwbw高潮了| 米奇亚洲国产精品思久久| 99久久婷婷国产亚洲终合精品|