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期刊信息/Journal information
中国惯性技术学报
中国惯性技术学报

刘飞

双月刊

1005-6734

zggxjsxb@126.com

022-26032791

300131

天津市邮政63分箱75分箱

中国惯性技术学报/Journal Journal of Chinese Inertial TechnologyCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科学技术协会主管、中国惯性技术学会主办的全国性学术刊物，也是中国惯性技术领域内唯一的学术性刊物，1989年创刊，现为双月刊。主要刊登惯性技术中有关系统、仪表、测试、测量、元器件、工艺材料等方面有理论价值和实用意义的学术论文，惯性技术新理论、新技术应用的成果和经验，惯性技术研究的阶段性成果，研究通讯和专题综述评论。
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    混合式惯性导航系统平台转动控制算法设计

    魏栋付强文李炽融李四海...
    1061-1068页
    查看更多>>摘要：混合式惯性导航系统(HINS)通过误差调制可以有效提高惯性导航系统的独立导航精度.传统三框架HINS平台转动控制算法能够控制旋转平台实现相对参考系(地理系或惯性系)稳定,但在此基础上叠加误差调制转动时会出现奇异点,使得旋转平台无法按预定方案旋转.针对出现奇异点的问题,分析了HINS在不同导航模式下旋转平台在转动过程中相应坐标系之间的转换关系,并以控制旋转平台达到指定位置为控制目标,利用四元数进行控制指令解算,设计了一种基于坐标系转换关系的四元数旋转平台转动控制算法.通过相应的仿真及实验进行验证,结果表明:所提算法避免了计算框架指令角位置信息时出现奇异点,使得三框架HINS能够按预定方案旋转.

    混合式惯性导航系统平台转动控制坐标系转换关系四元数

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    基于等效虚拟长基线定位模型的水下组合导航算法

    张舸伊国兴魏振楠谢阳光...
    1069-1077页
    查看更多>>摘要：针对声源式长基线(LBL)定位系统中信标测距信息不同步接收而引发的动态定位误差问题,提出了一种基于等效虚拟长基线(EVLBL)定位模型的组合导航算法.首先,建立并分析了在自主水下航行器(AUV)运动状态下的声源式LBL系统定位误差模型.然后,在此基础上设计了EVLBL模型,利用各信标定位信号接收时间间隔内 AUV 的航位推算增量,对信标位置进行等效平移进而构造虚拟信标阵.最后,设计了一种基于罗经、多普勒测速仪、深度计以及虚拟信标阵的组合导航算法.仿真结果表明,相较于传统LBL算法,所提组合导航算法在东向和北向的定位误差分别由 1.41 m和1.39 m降低至 0.13 m和 0.14 m.

    组合导航卡尔曼滤波长基线定位虚拟信标阵

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    二维卫星地图像素匹配的无人机视惯定位方法

    李磊磊雷玉嵩梅一林吕文振...
    1078-1085页
    查看更多>>摘要：为提高无人机视觉惯性系统定位精度,提出了一种利用互联网二维卫星地图与无人机航拍图像匹配的视惯定位方法.首先通过航拍图像和惯性测量单元构建视觉惯性里程计(VIO),估计出无人机运动状态,获取特征点深度.然后对已匹配的图像对提取特征点,基于已知的卫星地图尺度和VIO估算的特征点深度进行像素级匹配和解算,获取匹配定位结果.最后构建VIO因子和匹配定位因子,采用因子图优化全局位姿.通过机载实验对所提方法进行验证,实验结果表明:相比于无地图匹配的VIO定位方法和无地图匹配的VIO+回环定位方法,所提方法的平均定位误差分别降低了50.14%和43.69%,有效提高了视觉惯性系统的定位精度.

    卫星地图特征匹配视惯系统因子图

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    基于双目视觉惯性的同步定位与稠密场景重建方法

    张小国沈德玉张梓涵郑子豪...
    1086-1094,1101页
    查看更多>>摘要：针对传统稠密同步定位与建图(SLAM)在高动态场景下位姿漂移且建图质量不佳的问题,提出了一种基于双目视觉惯性的同步定位与稠密场景重建方法.首先,针对位姿漂移问题,推导了双目相机提取三维路标点过程中的偏置信息方程,并采用惯性测量装置的观测量筛选路标点,提高系统的定位精度和鲁棒性.其次,针对建图效果不佳的问题,提出了一种CREStereo多视图视差估计网络与截断符号距离函数相结合的增量式地图构建方法,根据双目模型的有效视距剔除关键帧序列中错误的深度估计,并采用体素哈希方式动态构建全局一致的三维场景.最后,在EuRoC数据集下对算法的实时定位和三维重建性能进行对比测试.实验结果表明,高动态场景下所提算法的定位精度相较于VINS-Mono提高了 9.20%,在高动态和弱纹理条件下能够实现高质量建图.

    稠密SLAM视觉惯性里程计深度估计三维重建

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    基于三轴角加速度传感器的姿态解算方法

    王美玲刘钰倩翟朝阳王思劢...
    1095-1101页
    查看更多>>摘要：低成本MEMS惯性导航系统由于惯性器件精度低,造成姿态解算误差大,为减小姿态解算误差,提出一种采用角加速度传感器与陀螺组合的基于扩展状态向量的姿态解算方法.姿态解算系统由角加速度传感器与低成本MEMS陀螺构成,将角加速度加入状态向量,并构建姿态解算模型.在角加速度传感器数据滤波与积分后初步解算姿态,再采用卡尔曼滤波融合MEMS陀螺数据实现姿态的解算.转台实验表明,所提算法能减小解算过程中的漂移误差,相较于仅采用MEMS陀螺的姿态解算方案,平均绝对误差减小量在 43.48%～55.52%,提高了低成本惯性导航系统的姿态解算精度.

    惯性导航姿态解算角加速度传感器

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    异空域场景下飞行器集群协同导航构型优化方法

    王融王思晨胡博魏帅迎...
    1102-1108,1116页
    查看更多>>摘要：针对异空域场景下飞行器集群协同导航问题,提出了一种结合时差几何精度因子(TD-GDOP)与改进的协同粒子群优化(ICPSO)算法的异空域飞行器集群构型优化方案.首先,根据飞行器集群间的信号到达时间差建立协同导航模型,在此基础上定义了时差几何精度因子,并将其作为适应度函数,设计了异空域飞行器集群构型优化方案,利用改进的协同粒子群优化算法对异空域分布的基准飞行器集群构型进行优化,提高了对卫星拒止区域内待辅助飞行器的协同定位性能.仿真结果表明,相较于未进行构型优化与利用传统粒子群算法进行构型优化的协同导航方案,所提方案将三架待辅助飞行器的平均协同定位精度分别提升了 70.4%及57.0%.

    飞行器集群构型优化协同导航到达时间差粒子群算法

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    利用体素模型构建室内三维导航路网的方法

    李华蓉陈团赵一毛宏宇...
    1109-1116页
    查看更多>>摘要：针对构建室内三维导航路网时存在数据源获取困难、构建效率低等问题,提出了一种利用体素模型构建室内三维导航路网的方法.首先基于 CAD 设计图提取构建室内地图的必要要素,然后通过 ArcGIS Pro 软件构建体素模型,最后利用三维细化算法构建完整路网.以六层教学楼的室内空间进行实验验证,结果表明:与三角剖分法相比,所提方法构建的路网总长度减少了 73.43%,路网相似度衡量指标在 0～1 区间的占比提高了 15.8%,构建时间缩短了一半以上,在室内路网提取中具有一定的应用前景.

    室内三维导航路网栅格地图体素模型三维细化算法

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    分段式AEKF高速弹丸组合导航算法

    刘宁栗浩睿苏中范军芳...
    1117-1124,1141页
    查看更多>>摘要：在高速弹丸组合导航系统中,由于弹丸受空中复杂环境以及自身高速自旋、振动等因素影响,使得量测噪声统计特性无法被准确获取,导致组合导航系统精度下降.针对这一问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的分段式自适应扩展卡尔曼滤波(AEKF)高速弹丸组合导航方法.在GNSS/SINS松组合框架下,根据高速弹丸每个飞行阶段的速度变化率与俯仰角特性,训练可实时辨识弹丸飞行阶段的CNN模型,并将特定的飞行阶段与AEKF算法中的噪声估计器参数关联,使得弹丸在高速飞行过程中可根据飞行阶段自适应调节AEKF滤波算法的量测噪声协方差矩阵,从而提高弹丸组合导航精度.所提方法与一般AEKF弹丸组合导航方法在相同数据下进行测试、比较.测试结果表明,所提方法的速度和位置均方根误差平均下降了 54%,43%,有较好的参考与应用价值.

    弹丸组合导航飞行阶段辨识卷积神经网络自适应扩展卡尔曼滤波

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    大型光纤陀螺光源噪声抑制方法

    孙思宇云恩学王弼松董永康...
    1125-1131页
    查看更多>>摘要：大型高精度光纤陀螺(G-FOG)是世界时(UT1)精密测量的一种新工具.传统高精度光纤陀螺使用的自发辐射(ASE)光源具有较大的相对强度噪声,限制了光纤陀螺性能的进一步提升.针对此问题提出了大型光纤陀螺光源噪声抑制方法.基于声光调制器(AOM)作为反馈器件设计并搭建了宽谱光源的功率锁定实验装置,通过比例积分(PI)参数优化实现了关键噪声源的抑制和输出光功率的锁定.实验结果表明,在 1 Hz～10 kHz频段内,光源的相对强度噪声(RIN)得到有效抑制.在采用10 km光纤环的光纤陀螺的本征调制频率 10 kHz处,RIN抑制达到 15 dB,角度随机游走(ARW)有望改善 6倍.同时,光源输出光功率的中期(10000 s)相对起伏较自由状态下减小 80%.所提方法可提高光纤陀螺的中短期零偏稳定性,有助于高精度G-FOG的UT1精密测量.

    光纤陀螺仪ASE宽谱光源相对强度噪声功率稳定声光调制器

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    内嵌飞行动力学的高旋姿态精准解算方法

    仇嘉泰沈凯杨子傲戚文昊...
    1132-1141页
    查看更多>>摘要：高动态环境下高旋飞行体的运动具有强耦合性和复杂非线性,捷联于飞行体的姿态传感器难以获取准确的姿态信息,由此提出了一种内嵌飞行动力学的高旋姿态精准解算方法.首先,构建高旋飞行体双旋数学模型,获取预置动力学数据并划分弹道区间.其次,以预置动力学数据和角速率陀螺仪量测信息为输入,根据运动学模型约束,通过仿射旋转调制反演对滚转姿态进行解算.最后,根据动力学模型约束,设计无迹卡尔曼滤波算法用于俯仰与偏航姿态的解算.仿真实验结果表明,在常规风扰下,所提方法的滚转、俯仰与偏航姿态全程平均误差不超过 1.84°、0.21°和 0.22°,满足制导控制系统的精度需求,对高旋飞行体的智能化改造奠定了技术基础.

    高旋飞行体内嵌飞行动力学姿态解算无迹卡尔曼滤波

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