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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。
正式出版
收录年代

    BMFLC幅相补偿的舰船升沉测量方法

    奔粤阳方时铮龚胜李倩...
    531-536,546页
    查看更多>>摘要：在利用捷联式惯性导航系统进行升沉测量的过程中,引入数字高通滤波器可以很好地解决高度积分发散的问题,但随之会带来由高通滤波器固有特性导致的幅值衰减和相位超前.基于此,定量地分析了高通滤波器引起的幅相误差,提出一种基于带限傅里叶线性组合(BMFLC)幅相补偿的升沉测量方法,并在BMFLC中引入遗忘卡尔曼滤波权值更新策略.在提高BMFLC拟合精度的基础上,进一步提高对数字高通滤波器输出信息的幅相误差补偿精度.最后利用六自由度运动平台和舰船实验验证所提方法,实验结果表明:所提方法测得的升沉位移均方根误差约为 8.1 mm,具有较高的适用性和稳定性.

    升沉测量带限傅里叶线性组合数字高通滤波器

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    退化环境中基于空间几何特征的激光SLAM方法

    何登科曾天乐晏非凡何云艳...
    537-546页
    查看更多>>摘要：针对同步定位与地图构建(SLAM)在无全球定位系统(GPS)信号、缺乏环境特征纹理的退化环境中出现定位失败、建图重叠漂移和无法实时运行的问题,提出了一种基于空间几何特征的激光SLAM方法.算法前端设计了一种基于空间线面几何特征的特征点提取方式,依据点线面约束构建点云配准残差函数,采用高斯-牛顿法优化残差以实现点云配准.算法后端基于关键帧构建子图,通过子图间的map-to-map匹配来获得精确位姿,采用插值融合前后端位姿,实现了全局定位优化.仿真与实际退化环境中的实验结果表明:所提算法在 20 m的里程计测试中位姿估算误差小于 5%;退化环境中的建图效果优于Hector、Gmapping和Cartographer算法,地图更新平均速度提高近 4倍.

    激光同步定位与建图特征提取环境感知退化环境

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    激光雷达/IMU/车辆运动学约束紧耦合SLAM算法

    杨秀建颜绍祥黄甲龙
    547-554,564页
    查看更多>>摘要：针对自动驾驶车辆在全球导航卫星系统(GNSS)信号不足场景下的定位需求,提出了一种激光雷达/惯性测量装置(IMU)/车辆运动学约束紧耦合的同时定位与地图构建(SLAM)算法.首先,基于 IMU 角速度、车辆后轴轮速和前轮转角构建车辆运动学约束,将车辆运动的位移和姿态信息解耦,构建位移和姿态约束以提高优化结果的准确性;然后,根据点云特征点数量和车辆转向角度引入自适应调整系数,实时调节车辆运动学约束的权重.最后,基于 IMU 角速度和车辆后轴轮速构建里程计模型,为后端紧耦合优化提供精准的初始值,避免陷入局部最优.不同道路场景下的测试结果表明,所提算法与 LeGO_LOAM和 LIO_SAM 算法相比,平均平面定位精度分别提高了 32%和 29%,为自动驾驶车辆提供了一种GNSS信号不足情况下的短时高精度定位解决方案.

    自动驾驶同时定位与地图构建多传感器融合车辆运动学

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    运动模糊场景下结合感知增强与特征约束的SLAM算法

    陈孟元程浩李鹏飞郭行荣...
    555-564页
    查看更多>>摘要：针对传统同时定位与地图构建(SLAM)算法在运动模糊场景下难以准确识别物体和无法有效判断物体的实际运动状态等问题,提出一种结合感知增强与特征约束的视觉SLAM算法.设计了一种单阶段去模糊识别的网络模型,通过引入模糊区域关注和增强识别机制识别环境中的物体并获取语义信息,提高了系统在复杂环境下的感知能力.为进一步减少动态物体对系统定位精度的影响,融合语义信息和特征约束,提出了一种基于全局条件随机场的运动判断模型.在公开的 TUM 数据集上进行验证,结果表明所提算法有效提高了运动模糊环境下物体识别的精度和准确率,平均绝对轨迹误差与ORB-SLAM3、DS-SLAM、Dyna-SLAM算法相比分别减少了 96.3%、51.4%以及 10.2%,表现出良好的构图能力.

    同时定位与地图构建语义信息特征约束运动判断

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    Attention-GRU神经网络辅助的SINS/DVL组合导航算法

    王立辉刘恩东吴璠胡桥...
    565-571页
    查看更多>>摘要：针对多普勒测速仪(DVL)短时失效导致定位精度下降的问题,提出了一种注意力机制门控循环单元(Attention-GRU)辅助的捷联惯导(SINS)/DVL 组合导航算法.当 DVL 测速有效时,使用SINS/DVL 组合导航信息对 Attention-GRU 神经网络进行训练.当 DVL 故障时,使用训练完毕的Attention-GRU 神经网络预测 DVL 速度辅助校正 SINS.仿真结果表明:当 DVL 故障时,Attention-GRU相对纯惯性导航系统和GRU在匀速运动状态的平均速度误差分别减小了 71.35%和 3.48%,平均位置误差分别减小了34.76%和1.74%;在运动状态变化时平均速度误差分别减小了58.45%和14.67%,平均位置误差分别减小了 9.82%和 2.27%.

    组合导航自适应卡尔曼滤波DVL故障门控循环单元注意力机制

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    面向合作目标的多无人机时钟同步算法

    杨雪榕王龙飞袁冉慧单上求...
    572-578页
    查看更多>>摘要：针对具有随机通信时延的无人机集群的分布式时钟同步问题,提出一种基于合作目标的多无人机时钟同步算法.结合合作目标的运动参数信息和状态估计信息,将时钟同步问题转换成时钟偏差和时钟漂移估计问题,给出了基于优化的同步时间估计方法,并通过最大似然估计方法校准时钟偏移和时钟漂移.最后,针对线性和非线性观测模型以及不同的观测噪声法方差进行了仿真.仿真结果表明,所提算法具有较高的时钟同步精度,初始偏差估计误差可稳定在毫秒级别,时钟速率估计误差可稳定在 0.2 ms/s,且观测噪声方差越小的情况下精度越高.所提方法对随机通信时延、节点故障和动态拓扑情况具有良好的鲁棒性,可有效实现无人机集群在GNSS拒止环境中的时钟同步.

    时钟同步多无人机合作目标分布式网络最大似然估计

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    一种室内环境下点线特征综合的RGB-D VO算法

    程向红刘路辉唐兴邦
    579-585页
    查看更多>>摘要：针对弱纹理场景下点特征提取不足影响同步定位与建图(SLAM)算法定位精度的问题,提出了一种室内环境下点线特征综合的RGB-D视觉里程计(VO)算法.通过跟踪深度信息计算垂直主导方向,基于曼哈顿假设使用线特征来加权搜索两个水平自由度,提取并优化曼哈顿坐标系;综合场景的结构规律,与点线特征的重投影误差进行联合优化,同时在位姿估计和局部地图优化中对残差引入自适应权重,提高位姿估计精度.实验结果表明,所提算法在ICL-NUIM数据集中的绝对轨迹均方根误差相比于 ORB-SLAM2 和 MSC-VO 分别平均减少 62.93%、37.04%,与 Planar-SLAM 和Manhattan-SLAM 精度相当;在 TUM 数据集中相比于 ORB-SLAM2、Planar-SLAM、MSC-VO 和Manhattan-SLAM,绝对轨迹均方根误差分别平均减小 21.43%、54.40%、35.08%和 26.94%;在TAMU数据集中相比于ORB-SLAM2,回环漂移平均减小 43.34%.

    点线特征曼哈顿假设视觉里程计

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    一种单信标测距辅助INS的导航方法

    童余德查峰黄晓颖陈永冰...
    586-591,597页
    查看更多>>摘要：传统基于地球物理场的匹配辅助惯性导航方法在基础数据变化特征不明显或数据缺乏等苛刻条件下,难以实现有效匹配定位.为解决这一问题,提出了一种单信标测距辅助惯性导航系统(INS)的方法.首先,在单信标测距解析基准图上引入相关极值匹配辅助导航算法并进行重新建模.然后,采用差分进化寻优算法对该模型进行解算,并设计了一种固定匹配序列长度的建模方法以解决相关极值匹配算法实时性差的缺点.所提方法在缺乏地球物理基础数据条件下,仅需在海底布放单只声信标即可实现局部海域水下高精度实时定位.同时,由于采用的测距基准图为解析形式,所提方法也能较好地解决离散匹配算法定位精度受限于基准图分辨率等问题.最后,设计了相关实测实验,实验结果表明当惯导定位误差累积为 1529.4 m时,采用所提方法与单信标匹配,定位误差减小为 111.8 m,算法的有效性得到了验证.

    单信标实时相关极值匹配惯性导航

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    石英MEMS陀螺检测电极分布参数优化

    李雪峰甘罗周琦
    592-597页
    查看更多>>摘要：针对石英微机电系统(MEMS)陀螺检测电极输出感应电压较低问题,通过优化检测电极分布参数,提升其机械灵敏度.首先,分析检测电极分布参数对陀螺输出感应电荷的影响,确定优化方案的控制参数和目标函数.其次,基于有限元方法(FEM)构建三种石英MEMS陀螺的机电耦合模型.最后,使用内尔德-米德(NM)算法优化检测电极分布参数.实验结果表明,优化后的检测电极分布参数更加合理,石英 MEMS 陀螺的机械灵敏度在传统的双端式和梳齿式音叉结构上分别提升了 3.06和 1.53倍,在基于剪应力检测的结构上提升了 39.37倍,验证了优化检测电极分布参数可以提升石英MEMS陀螺机械灵敏度.

    石英MEMS陀螺检测电极优化有限元方法内尔德-米德算法机械灵敏度

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    一种分时差分的频率调制MEMS加速度计

    汪鹏黄丽斌丁徐锴
    598-603,612页
    查看更多>>摘要：为提升MEMS加速度计温度适应性,设计了频率调制和分时差分方法.基于静电刚度效应,将敏感质量块因加速度产生的位移变化调制成谐振频率的变化,兼顾了位移检测的温度系数较低与谐振频率检测不易受电路噪声干扰的优点,且采用单个谐振器在时间上通过刚度切换进行分时差分,从而降低零偏随温度的漂移.通过实验测得,在10 V调谐电压下,加速度计室温下的零偏稳定性为76.79 μg.-40℃～60℃全温范围内经过分时差分后得到的频差全温变化量为-0.072 Hz,相较于单个刚度状态下的谐振频率变化约 7.7 Hz,减小了约 99%,验证了静电刚度频率调制和分时差分的有效性.

    MEMS加速度计静电刚度频率调制分时差分

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