个人导航的国内外研究现状
时间:2017-03-18 16:04 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 随着导航技术的发展，特别是车载导航系统的崛起，人们对导航的需求与日俱增，导航传感器成本和体积明显降低，加速度计与陀螺仪等逐渐应用到个人导航系统中，PNS也逐渐演变成可以独立工作的完整系统，而吸引了更多机构和学者参与研究。6606 目前个人导航方式主要有磁导航、惯性导航、激光导航、视觉导航等。惯性传感器包括陀螺仪和加速度计，陀螺仪具有稳定性和进动性，用来制成敏感角速度的速率陀螺和敏感角偏差的位置陀螺；加速度计为感测运动载体沿一定方向比力的惯性器件。在各种导航定位设备中，MEMS惯性设备以其成本低、体积小、重量轻、功耗少、自主性强以及良好的环境适应能力成为PNS的理想设备，基于MEMS惯性技术的个人导航系统在国外已经成为一大研究热点，被多个国家列为未来惯性导航系统的重点发展方向之一[ ]。 1. 国外研究现状 在美国，个人导航系统的研究在上世纪末已有专利注册，并较早的将航向推测法应用于个人导航系统中。到21世纪，具有自主导航功能的个人导航系统逐渐成为研究的主流方向之一，许多国家加大了对个人导航系统的研究，日本与韩国在个人导航系统的研究中迅速发展，取得了大量成果，处于领先地位。在欧洲也有科研机构对个人导航系统进行研究，特别是在个人导航系统室内外全区域定位方面开展了深入的研究。 许多著名惯性器件研究机构及公司，已经在该领域实现了较高精度的工程化产品。典型产品有： 1) 美国J.F.Lehman&Company公司的大西洋惯性系统项目部的SiNAV型组合导航系统采用MIMU/GPS紧耦合方案，定位误差小于10m，速度误差小于0.1m/s，已被英国国防部确立为下一代战术制导武器与无人机的首选导航系统。 2) 美国模拟器件公司（Analog Devices）发布的ADIS16400/16405型组合导航系统采用MIMU/磁强计组合导航方案，是一种完全自主式的组合导航系统，具有抗干扰能力强、可靠性强等优点。系统定位误差小于10m。 3) 美国角斗士技术公司（Gladiator Technologies）生产的陆标系列（LandMark Family）组合导航系统采用MIMU/GPS组合导航方案，具有功耗低、精度高、功能全等特点，定位误差小于2.5m[6]。 2. 国内研究现状 在我国，虽然GPS技术、超声波定位技术等均已有多年的研究，在车载导航、机器人定位以及室内自动导航小车中都有广泛应用。然而对个人导航系统的研究并不多见。随着国外个人导航系统的发展，国内一些高校及科研院所的学者对个人导航系统开始进行研究，在系统构造以及传感器误差修正等方面开展了工作，取得了较多研究成果。 1) 北京航天时代光电科技有限公司针对某无人机的应用特点，采用MIMU/GPS松组合方案，用低成本硅微MEMS陀螺仪和加速度计实现了GPS信号可用或短时丢失情况下的导航定位功能。组合定位误差小于15m，速度误差小于0.6m/s。 2) 哈尔滨工业大学研制的MIMU/GPS/磁强计微型组合导航系统，采用低精度硅微陀螺仪和加速度计实现了原理样机的研制，地面跑车试验验证了该方案在采用温度补偿技术后，可以有效抑制与补偿硅微惯性仪表的漂移误差，提高导航精度[6]。 1.2.2. 个人导航的关键问题 目前常用的个人导航定位系统多为GPS/MEMS惯性组合导航系统及航位推算系统等。 1) GPS/MEMS惯性组合导航主要依靠GPS进行导航。在GPS信号可用的条件下，其具有全球、全天候、连续、实时提供高精度位置信息的优点；但在GPS信号不可用的情况下，依靠惯性测量单元完成导航，在较短时间内可以满足精度要求，时间较长，惯性测量单元的误差发散现象严重，导航精度急剧下降。综上，无法满足个人导航系统的连续导航定位要求。 (责任编辑：qin) |