Сравнительный анализ алгоритмов комплексирования в слабосвязанной инерциально-спутниковой системе на основе обработки реальных данных
https://doi.org/10.17285/0869-7035.0001
Аннотация
В статье выполнен сравнительный анализ эффективности применения расширенного фильтра Калмана (ФК) и сигма-точечного ФК в задаче интеграции БИНС/СНС на основе слабосвязанной схемы комплексирования. Использованы полные стохастические модели измерений инерциальных датчиков на базе МЭМС-технологии. Проверена эффективность расширенного ФК и сигма-точечного ФК на основе реальных экспериментальных данных для сложного движения, полученных с использованием БИНС на базе МЭМС-технологии и приемника СНС с двойной антенной. Произведена оценка точности определения навигационных параметров с использованием алгоритмов расширенного ФК и сигма-точечного ФК при наличии и отсутствии сигнала СНС. Приведены результаты статистического анализа погрешностей оценивания навигационных параметров для разных периодов отключений сигнала СНС.
Об авторах
Н. Аль Битар
МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва).
Россия
Россия
Аль Битар Надер. Аспирант кафедры «Системы автоматического управления»
А. И. Гаврилов
МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва).
Россия
Россия
Гаврилов Александр Игоревич. Кандидат технических наук, доцент кафедры «Системы автоматического управления»
Список литературы
1. Salychev, O.S., Inertial systems in navigation and geophysics. Moscow: Bauman MSTU Press, 1998. 352 pp.
2. Grewal, M.S., Weill, L.R., Andrews, A.P., Global positioning systems, inertial navigation, and integration. 2nd ed. New York: John Wiley & Sons, 2007. 408 pp.
3. Матвеев В.В., Распопов В.Я. Основы построения бесплатформенных инерциальных навигационных систем. СПб: ОАО «Концерн «ЦНИИ «Электроприбор», 2009. 278 с.
4. Crassidis, J.L., Junkins, J.L., Optimal estimation of dynamic systems. 2nd ed. New York: CRC press, 2011. 749 pp.
5. Kong, X., Wu, W., Zhang, L., & Wang, Y., Tightly-coupled stereo visual-inertial navigation using point and line features, Sensors, 2015, 15(6), 12816–12833.
6. Shang, J., Hu, X., Gu, F., Wang, D., & Yu, S., Improvement schemes for indoor mobile location estimation: A survey, Mathematical Problems in Engineering, 2015.
7. Wan, E.A., Van Der Merwe, R., The unscented Kalman filter for nonlinear estimation, Adaptive Systems for Signal Processing, Communications, and Control Symposium, IEEE, 2000, pp. 153–158.
8. Li, F., Chang, L., Hu, B., & Li, K., Marginalized unscented quaternion estimator for integrated INS/GPS, The Journal of Navigation, 2016, 69(5), 1125–1142.
9. LaViola, J.J., A comparison of unscented and extended Kalman filtering for estimating quaternion motion, American Control Conference, 2003, vol. 3. pp. 2435–2440.
10. El-Sheimy, N., Shin, E.H., Niu, X., Kalman filter face-off: Extended vs. unscented Kalman filters for integrated GPS and MEMS inertial, Inside GNSS, 2006, vol. 1, no. 2, pp. 48–54.
11. Crassidis, J.L., Sigma-point Kalman filtering for integrated GPS and inertial navigation, IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2006, vol. 42, no. 2, pp. 750–756.
12. Конаков А.С., Шаврин В.В., Тисленко В.И., Савин А.А. Сравнительный анализ среднеквадратической погрешности определения координат объекта в бесплатформенной инерциальной навигационной системе при использовании различных алгоритмов нелинейной фильтрации // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. 2012. № 1-1 (25). С. 5–9.
13. Шаврин В.В., Тисленко В.И., Лебедев В.Ю., Конаков А.С., Филимонов В.А., Кравец А.П. Квазиоптимальная оценка параметров сигналов ГНСС в режиме когерентного приема с использованием алгоритма сигма-точечного фильтра Калмана // Гироскопия и навигация. 2016, № 3 (94). С. 26–37.
14. Болотин Ю.В., Фатехрад М. Навигация пешехода с использованием бесплатформенной инерциальной навигационной системы (БИНС), установленной на стопе // Российский журнал биомеханики, Т. 19, № 1, 2015. С. 25-36.
15. Ryu, J.H., Gankhuyag, G., Chong, K.T., Navigation system heading and position accuracy improvement through GPS and INS data fusion, Journal of Sensors, 2016, vol. 2016, pp. 1–6.
16. Jekeli, C., Inertial navigation systems with geodetic applications. Berlin: Walter de Gruyter, 2001. 352 pp.
17. Емельянцев Г.И., Степанов А.П. Интегрированные инерциально-спутниковые системы ориентации и навигации / Под общей ред. акад. РАН В.Г. Пешехонова. СПб.: Концерн «ЦНИИ «Электроприбор, 2016. 394 с.
18. Матвеев В.В. Инерциальные навигационные системы: Учебное пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2012. 199 с.
19. Quinchia, A.G., Falco, G., Falletti, E., Dovis, F., Ferrer, C., A comparison between different error modeling of MEMS applied to GPS/INS integrated systems, Sensors, 2013, vol. 13, no. 8, pp. 9549–9588.
20. Martin, H., Groves, P., & Newman, M., The Limits of In‐Run Calibration of MEMS Inertial Sensors and Sensor Arrays, NAVIGATION: Journal of The Institute of Navigation, 201663(2), 127–143.
21. Hou, H., El-Sheimy, N., Inertial sensors errors modeling using Allan variance, Proceedings of the 16th International Technical Meeting of the Satellite Division of The Institute of Navigation (ION GPS/GNSS 2003), 2001, pp. 2860–2867.
22. SBG Systems, Ekinox INS – User Manual: EKINOXINSUM.1.2 Revision 1.2, Mar 6, 2014.
23. Gonzalez, R., Catania, C.A., Dabove, P., Taffernaberry, J.C., Piras, M., Model validation of an open-source framework for post-processing INS/GNSS systems, Proceedings of the 3rd International Conference on Geographical Information Systems Theory, Applications and Management (GISTAM 2017), Porto, 2017, pp. 201–208.
24. Gonzalez, R., NaveGo: an open-source MATLAB/GNU Octave toolbox for simulating integrated navigation systems and performing Allan variance analysis, 2016. URL: www.github.com/rodralez/NaveGo/.
25. NovAtel Inc. Inertial Explorer R User Guide version 8.50, OM-20000106, Rev 9. Canada, 2013.
26. Hong, S., Lee, M.H., Chun, H.H., Kwon, S.H., Speyer, J.L., Observability of error states in GPS/INS integration, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2005, vol. 54, no. 2, pp. 731–743.
27. Tang, Y., Wu, Y., Wu, M., Wu, W., Hu, X., Shen, L., INS/GPS integration: Global observability analysis, IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2009, vol. 58, no. 3, pp. 1129–1142.
28. Klein, I., & Diamant, R., Observability Analysis of Heading Aided INS for a Maneuvering AUV, Navigation: Journal of The Institute of Navigation, 2018, 65(1), 73–82.
29. Shen, K., Xia, Y., Wang, M., Neusypin, K. A., & Proletarsky, A. V., Quantifying Observability and Analysis in Integrated Navigation, Navigation: Journal of The Institute of Navigation, 2018, 65(2), 169–181.
30. Аль Битар Н., Гаврилов А.И. Технологии интеллектуальных вычислений в задачах повышения точности интегрированных навигационных систем // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2019. № 1. C. 62–89.
Рецензия
Для цитирования:
Аль Битар Н., Гаврилов А.И. Сравнительный анализ алгоритмов комплексирования в слабосвязанной инерциально-спутниковой системе на основе обработки реальных данных. Гироскопия и навигация. 2019;27(3):31-52. https://doi.org/10.17285/0869-7035.0001
For citation:
Al Bitar N., Gavrilov A.I. Comparative Analysis of Fusion Algorithms in a Loosely-Coupled Integrated Navigation System on the Basis of Real Data Processing. Giroskopiya i Navigatsiya. 2019;27(3):31-52. (In Russ.) https://doi.org/10.17285/0869-7035.0001
Просмотров:
2
Послать статью по эл. почте 