針對(duì)全球定位系統(tǒng)在信號(hào)失鎖條件下與航位推算組合導(dǎo)航的系統(tǒng)誤差快速累積問(wèn)題,提出一種基于壓縮擴(kuò)展卡爾曼濾波的同時(shí)定位與制圖的輔助的全球定位系統(tǒng)/航位推算組合導(dǎo)航方法。該方法利用同時(shí)定位與輔助實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)平臺(tái)在全球定位系統(tǒng)信號(hào)無(wú)效時(shí)連續(xù)穩(wěn)定導(dǎo)航,抑制航位推算定位誤差的累積,并利用全球定位系統(tǒng)定位結(jié)果校正同時(shí)定位與輔助制圖誤差,減小地圖的不確定性。設(shè)計(jì)基于壓縮擴(kuò)展卡爾曼濾波的同時(shí)定位與輔助/全球定位系統(tǒng)組合濾波器,實(shí)現(xiàn)大尺度環(huán)境下同時(shí)定位與輔助/全球定位系統(tǒng)的實(shí)時(shí)解算。真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果分析表明,相對(duì)于同時(shí)定位與輔助定位結(jié)果,同時(shí)定位與輔助的全球定位系統(tǒng)/航位推算組合導(dǎo)航可有效提高系統(tǒng)定位性能,使得制圖精度提高10m。 

【文章來(lái)源】：國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2014年03期 北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：5 頁(yè)

【部分圖文】：

局部和鄰域地圖

?媯?禱靨卣韉閬嘍猿盜揪嗬胗?xùn)V酉?角，測(cè)量精度分別為1m/s和1．5°，輸出頻率為5Hz。GPS輸出位置信息精度為3m，頻率1Hz。SLAM問(wèn)題求解中采用分支界限聯(lián)合兼容數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法與壓縮卡爾曼濾波方法。如圖2為GPS定位結(jié)果以及DＲ和GPS/DＲ組合估計(jì)車輛軌跡。從圖中可知，由于車輛運(yùn)行環(huán)境樹(shù)木稠密，GPS信號(hào)頻繁丟失，甚至產(chǎn)生較大定位誤差。GPS/DＲ組合導(dǎo)航系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)GPS信號(hào)失鎖時(shí)，由DＲ系統(tǒng)估計(jì)車輛位姿，改善系統(tǒng)在GPS定位無(wú)效時(shí)為車輛提供連續(xù)導(dǎo)航性能。然而在GPS信號(hào)長(zhǎng)時(shí)間失鎖時(shí)，組合系統(tǒng)導(dǎo)航誤差快速累積。圖2GPS/DＲ與GPS定位結(jié)果Fig．2GPS/DＲandGPSpositioningresults基于CEKF方法SLAM解算以及SLAM輔助的GPS/DＲ組合導(dǎo)航結(jié)果分別如圖3和圖4所示。圖中實(shí)線為車輛軌跡估計(jì);虛線為GPS估計(jì)車輛軌跡;點(diǎn)代表SLAM構(gòu)建的環(huán)境特征點(diǎn)，既實(shí)驗(yàn)環(huán)境中樹(shù)干中心位置估計(jì);為檢驗(yàn)地圖創(chuàng)建的準(zhǔn)確性，在圖3和4中取與真實(shí)環(huán)境中樹(shù)干相對(duì)應(yīng)的三個(gè)特征點(diǎn)進(jìn)行比較，并一一對(duì)應(yīng)標(biāo)記為#1、#2和#3的特征點(diǎn)。為有效比較兩種方法性能，將圖3和圖4結(jié)果重載實(shí)際環(huán)境衛(wèi)星圖如圖5和圖6所示。從圖5中可知，SLAM方法在小閉環(huán)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中，可精確實(shí)現(xiàn)車輛地面導(dǎo)航，然而進(jìn)行大閉環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，SLAM定位結(jié)果將產(chǎn)生較大誤差，如標(biāo)志#1和#3與環(huán)境特征點(diǎn)，車輛軌跡估計(jì)與GPS定位結(jié)果均存在偏差。通過(guò)與標(biāo)志點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)(從GoogleEarth中獲取)比較，誤差可達(dá)到10m。比較圖6可知，標(biāo)志#1和#3與環(huán)境特征點(diǎn)有效重合，在視野開(kāi)闊環(huán)境中，車輛軌跡估計(jì)與GPS定位結(jié)果近似相同。因此，SLAM輔助的GPS/DＲ組合導(dǎo)航增強(qiáng)了GPS/DＲ組合導(dǎo)航性圖3SLAM與GPS定位結(jié)果Fig．3SLAMandGPSpositioningresults圖4SLAM/GPS組合導(dǎo)航與GPS定位結(jié)果Fig．4SLAM/GPSintegratednavigat

#3的特征點(diǎn)。為有效比較兩種方法性能，將圖3和圖4結(jié)果重載實(shí)際環(huán)境衛(wèi)星圖如圖5和圖6所示。從圖5中可知，SLAM方法在小閉環(huán)運(yùn)動(dòng)區(qū)域中，可精確實(shí)現(xiàn)車輛地面導(dǎo)航，然而進(jìn)行大閉環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)，SLAM定位結(jié)果將產(chǎn)生較大誤差，如標(biāo)志#1和#3與環(huán)境特征點(diǎn)，車輛軌跡估計(jì)與GPS定位結(jié)果均存在偏差。通過(guò)與標(biāo)志點(diǎn)實(shí)際坐標(biāo)(從GoogleEarth中獲取)比較，誤差可達(dá)到10m。比較圖6可知，標(biāo)志#1和#3與環(huán)境特征點(diǎn)有效重合，在視野開(kāi)闊環(huán)境中，車輛軌跡估計(jì)與GPS定位結(jié)果近似相同。因此，SLAM輔助的GPS/DＲ組合導(dǎo)航增強(qiáng)了GPS/DＲ組合導(dǎo)航性圖3SLAM與GPS定位結(jié)果Fig．3SLAMandGPSpositioningresults圖4SLAM/GPS組合導(dǎo)航與GPS定位結(jié)果Fig．4SLAM/GPSintegratednavigationandGPSpositioningresults能，同時(shí)有效提高SLAM定位與制圖精度。4結(jié)論基于CEKF方法，本文提出SLAM輔助GPS/DＲ組合導(dǎo)航方法，設(shè)計(jì)了SLAM/GPS組合信息濾波器。當(dāng)GPS定位可用時(shí)，利用GPS觀測(cè)對(duì)局部地圖狀態(tài)變量進(jìn)行實(shí)時(shí)傳統(tǒng)EKF更新，對(duì)鄰域·75·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]無(wú)縫GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 何曉峰,胡小平,唐康華.  國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[2]即時(shí)定位與制圖輔助的INS/GPS組合導(dǎo)航系統(tǒng)[J]. 曹夢(mèng)龍,崔平遠(yuǎn).  中國(guó)慣性技術(shù)學(xué)報(bào). 2007(04)

博士論文
[1]車載自主定位定向系統(tǒng)研究[D]. 嚴(yán)恭敏.西北工業(yè)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：2915798