INS/Odometer Integration: Positional Approach
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0066
Abstract
The problem of a strapdown inertial navigation system (SINS) integration with an odometer as part of an integrated navigation system is considered. The odometer raw measurement is considered as an increment of the distance traveled along the odometer ‘measuring’ axis. Models of the integration solution components for the case of threedimensional navigation are presented, among which are the models of inertial autonomous and kinematic odometer dead reckoning (DR), models of relevant error equations, the model of SINS position aiding based on the odometer DR data and using GNSS position and velocity, wherever possible. The models comprise objective components, which do not depend on the type of the inertial sensors used and their accuracy grade, and variable components, which take into account the properties of the navigation sensors used. The integration does not require zero velocity updates, known as ZUPT correction, which are commonly used in navigation application.
About the Author
A. A. GolovanRussian Federation
Golovan, A.A.
References
1. Боронахин А.М. Инерциальные методы и средства измерений геометрических параметров рельсового пути: дис. канд. техн. наук. Санкт-Петербург, 2002.
2. Боронахин А.М., Гупалов В.И., Казанцев А.В. Способ коррекции датчика пройденной дистанции. Патент РФ №2243505. 2004.
3. Боронахин А.М. Интегрированные инерциальные технологии динамического мониторинга рельсового пути: дис. ... докт. техн. наук. Санкт-Петербург, 2013.
4. Горбачев А.Ю. Применение одометров для коррекции интегрированных навигационных систем // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2009. №4. С. 37–53.
5. Кузнецов И.М., Пронькин А.Н., Веремеенко К.К. Навигационный комплекс аэропортового транспортного средства // Труды МАИ». 2011. Вып. 47.
6. Андропов А.В. Повышение точности определения местоположения внутритрубных инспекционных снарядов за счет использования спутниковых радионавигационных систем: дис. ... канд. техн. наук. Красноярск, 2006.
7. Андропов А.В. Повышение точности позиционирования внутритрубных инспекционных снарядов с использованием данных ГЛОНАСС/GPS // Вестник СибГАУ. 2006. Спец. вып. С. 28–35.
8. Голован А.А., Горицкий А.Ю., Парусников Н.А., Тихомиров В.В. Алгоритмы корректируемых инерциальных навигационных систем, решающих задачу топопривязки. Препринт N 2. М.: Издво МГУ, 1994.
9. Панев А.А. Задача навигации внутритрубного диагностического снаряда // Вестник московского университета. Серия 1. Математика. Механика. 2011. С. 53–56.
10. Голован А.А., Никитин И.В. Задачи интеграции БИНС и одометра с точки зрения механики корректируемых инерциальных навигационных систем. Часть 1 // Вестник московского университета. Математика. Механика. 2015. №2. С. 69–72.
11. Голован А.А., Никитин И.В. Задачи интеграции БИНС и одометра с точки зрения механики корректируемых инерциальных навигационных систем. Часть 2 // Вестник московского университета. Математика. Механика. 2015. №4. С. 68–72.
12. Никитин И.В. Задача навигации наземного объекта на основе данных БИНС и одометра: диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. 2015.
13. Дмитриев С.П. Инерциальные методы в инженерной геодезии. СПб: ЦНИИ «Электроприбор», 1997. 208 с.
14. Мальгин Н.В., Нестеров И.И., Кутман А.Б., Яудинов А.Ю., Маликов Н.Ш. Бесплатформенная инерциальная навигационная система М500. Современные системы ориентирования, навигации и топопривязки // Оборонная техника. 2014. №5–6. С. 87–92.
15. Georgy, J. , Karamat, T., Iqbal, U., Noureldin, A., Enhanced MEMS-IMU/odometer/GPS integration using mixture particle filter, GPS Solutions, 2011, vol. 15, issue 3, pp. 239–252.
16. Obradovic, D., Lenz, H., Schupfner, M., and Heesche, K., Multimodal Fusion for Car Navigation Systems. Signal Processing Techniques for Knowledge Extraction and Information Fusion, part II, Springer US, 2008, pp. 141–158.
17. Wankerl, M. and Trommer, G.F., Evaluation of a Segmented Navigation Filter Approach for Vehicle Self-Localization in Urban Environment, Gyroscopy and Navigation, 2014, vol. 5, no. 2, pp. 98–107.
18. Jianchen Gao, GPS/INS/G Sensors/Yaw Rate Sensor/Wheel Speed Sensors Integrated Vehicular Positioning System, ION 2006, Fort Worth TX, 26–29 Sep, Session E3, 2006.
19. Libin Zhu, Wei Wang, CDGPS-Based Calibration of Odometer’s Scale Factor with Temperature for Vehicle Navigation System, Proceedings of the 2010 International Conference on Optoelectronics and Image Processing, 2010, vol. 1, pp. 317–320.
20. Hemerly, E.M., Schad, V.R., Implementation of a GPS/INS/Odometer navigation system, ABCM Symposium Series in Mechatronics, 2008, vol. 3, pp. 519–524.
21. Jaewon Seo, Hyung Keun Lee, Jang Gyu Lee, Chan Gook Park, Lever Arm Compensation for GPS/ INS/Odometer Integrated System, International Journal of Control, Automation, and Systems, 2006, vol. 4, no. 2, pp. 247–254.
22. Wang Qingzhe, Fu Mengyin, Xiao Xuan, Deng Zhihong, Automatic calibration and in-motion alignment of an odometer-aided INS, 31st Chinese Control Conference (CCC), 2012, pp. 2024–2028.
23. Wei Jia, Xuan Xiao, Zhihong Deng, Self-calibration of INS/Odometer Integrated System via Kalman Filter, IEEE fifth International Conference on Advanced Computational Intelligence (ICACI), 2012, pp. 224–228.
24. Вавилова Н.Б., Голован А.А., Парусников Н.А. Математические основы навигационных систем. Математические модели инерциальной навигации. М.: Издательство Московского университета, Москва, 2020. 162 с.
25. Вавилова Н.Б., Голован А.А., Козлов А.В., Никитин И.В. и др. Результаты разработки и тестирования навигационных систем дефектоскопов магистральных нефтеи газопроводов // XXII Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2015. С. 318–323.
26. Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации. СПб: ГНЦ РФ «ЦНИИ «Электроприбор», 2016. 394 с.
27. Зорина О.А., Измайлов Е.А., Кухтевич С.Е., Портнов Б.И. и др. О расширении возможностей интеграции инерциальных и спутниковых навигационных систем для авиационных приложений // Гироскопия и навигация. 2017. №2. С. 18–34.
28. Phillips, R.E., Schmidt, G.T., GPS/INS Integration, System Implications and Innovative Applications of Satellite Navigation, AGARD Lecture Series 207, 9, 1–18, Canada Communication Group, Qu’ebec, 1996
29. Андреев В.Д. Теория инерциальной навигации. Автономные системы. М.: Изд-во «Наука», 1966.
30. Парусников Н.А., Морозов В.М., Борзов В.И. Задача коррекции в инерциальной навигации. М.: Изд-во МГУ, 1982.
31. Современные методы и средства измерения параметров гравитационного поля Земли / под общ. ред. В.Г. Пешехонова. СПБ.: ГНЦ РФ АО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2017.
32. Вавилова Н.Б., Вязьмин В.С., Голован А.А. Результаты разработки и применения алгоритмов интеграции низкоточной БИНС, СНС и одометра в аппаратном комплексе дорожной лаборатории // XXVI Санкт-Петербургская международная конференция по интегрированным навигационным системам. 2019.
33. Vavilova, N., Golovan, A., Kozlov, A. et al., Impact of Antenna displacement and Time Delays of GNSS solutions on the INS-GNSS Complex Data Fusion Algorithm, Proceedings of 27th Saint Petersburg International Conference on Integrated Navigation Systems, 2020.
Review
For citations:
Golovan A.A. INS/Odometer Integration: Positional Approach. Gyroscopy and Navigation. 2021;29(2):110-125. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0066
Email this article 