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公开(公告)号：CN117705148A
公开(公告)日：2024-03-15
申请号：CN202311402265.X
申请日：2023-10-26
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于流形优化的捷联惯导系统粗对准方法，采用流形空间描述代替传统欧式空间，将欧式空间中的约束优化问题转化为流形上的无约束优化问题。回顾欧氏空间中的梯度下降优化方法，并将其扩展到流形空间。利用反对称投影算子，在流形的切空间上选择下降方向，并结合Barzilai‑Borwein方法选择合适的步长。最后利用Cayley变换，设计回缩映射，将流形切空间上的迭代点映射回流形空间，得到姿态矩阵的最优估计。该方法避免了欧式梯度不能满足O(3)群的正交约束引起的精度下降，难以迭代出全局最优解，同时避免了传统拉格朗日乘数法所带来的正交化约束的计算复杂度和没有考虑SO(3)群的几何结构信息。
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公开(公告)号：CN111536982B
公开(公告)日：2023-09-19
申请号：CN202010369727.2
申请日：2020-05-06
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了一种光照不良条件下小行星探测器光学导航图像生成方法，是一种小行星光学导航环境模拟方法，通过对小行星光照环境的分析以及光照对导航相机拍摄出的图像的影响的分析，本发明提出的一种光照不良条件下小行星探测器光学导航图像生成方法，以已经获得的光照良好的小行星表面光学导航图像作为基准图像，以太阳照射角度为参数，通过灰度增加、模糊和添加加性噪声的步骤，生成光照不良情况下的小行星表面光学导航图像。本发明方法生成的图像，能够用于小行星探测器着陆段光学导航方法对光照鲁棒性的测试和验证，从而有助于小行星探测器光学导航技术的提高。
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公开(公告)号：CN113532479A
公开(公告)日：2021-10-22
申请号：CN202110877670.1
申请日：2021-08-01
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于李群滤波的运动状态下捷联惯性导航对准方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，对利用李群和捷联惯导系统的特性构建的新系统进行分析，并根据李群中特殊正交群的性质定义的误差旋转矩阵，建立了基于误差状态的线性初始对准模型，利用凯莱变换恒等地映射到向量空间进行滤波。最后将误差补偿，得到姿态矩阵的最优估计。该方法避免了避免奇异值分解法的大失准角下的奇异点问题和传统四元数方法的非线性近似带来的精度问题；利用误差作为状态量进行估计并对误差进行补偿，状态相关误差得以减小，提高了对准精度。更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN110595503B
公开(公告)日：2021-01-15
申请号：CN201910718946.4
申请日：2019-08-05
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于李群最优估计的SINS捷联惯性导航系统晃动基座自对准方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性初始对准滤波模型，设计了李群最优估计方法确定导航所需要的初始姿态矩阵。本发明采用李群最优估计算法直接对初始姿态矩阵进行最优估计，从而将初始姿态估计问题转化为SO(3)群的最优估计问题，实现了SINS的一步直接自对准，大幅度缩短了对准时间；避免了传统四元数描述初始姿态矩阵而产生的非唯一性和非线性问题，有效提高了对准精度；避免了李群滤波方法中由于加性误差和计算误差产生的无法保证旋转矩阵正交性的问题。本发明在实际工程中具有实用价值。
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公开(公告)号：CN109931957B
公开(公告)日：2020-08-28
申请号：CN201910224807.6
申请日：2019-03-24
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
Abstract: 本发明公开了基于LGMKF的SINS捷联惯性导航系统自对准方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性初始对准滤波模型，设计了LGMKF方法确定导航所需要的初始姿态矩阵。本发明采用LGMKF算法直接对初始姿态矩阵进行最优估计，从而将初始姿态估计问题转化为SO(3)群的最优估计问题，不仅实现了SINS的一步直接自对准，大幅度缩短了对准时间，并能够避免传统四元数描述初始姿态矩阵而产生的非唯一性和非线性问题，有效提高了对准精度，在实际工程中具有实用价值。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110702143A
公开(公告)日：2020-01-17
申请号：CN201910996482.3
申请日：2019-10-19
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于李群描述的SINS捷联惯性导航系统动基座快速初始对准方法，该方法采用李群描述代替传统的四元数描述实现对SINS姿态变换的计算，利用李群微分方程建立线性初始对准模型，并将陀螺漂移作为增广状态量建立增广的初始对准模型，然后采用矩阵形式的卡尔曼滤波算法实现对初始姿态矩阵和陀螺仪常值漂移的同步估计。本发明将陀螺仪常值漂移作为增广量，相比于传统的初始对准模型，建立了更为精确的增广的线性对准模型。本发明的对准方法不仅可以实现SINS的一步直接对准，而且大幅度缩短了对准时间，便于对捷联解算过程出现的误差进行补偿，有效提高对准精度，更适合于实际工程应用。
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公开(公告)号：CN110455294A
公开(公告)日：2019-11-15
申请号：CN201910804060.1
申请日：2019-08-28
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/20 , G01C21/00 , G01C21/08 , G01C22/00 , G01S17/89 , G01S17/02 , G01S17/58 , G01S17/42 , G06F17/11
Abstract: 本发明公开了基于ROS环境下的多线程分布式SLAM系统的实现方法，基于ROS环境下的多线程的分布式SLAM系统是利用分布式的结构将整个状态向量分为机器人位姿估计和路标估计共五维状态，本设计采用系统模型的分布化处理，将多个有效路标点建立多个线程，形成了相互平行单独构成子滤波器的模型结构，然后将子滤波器的机器人的位姿估计结果通过主线程在主滤波器中进行融合，通过子滤波器的融合结果最后得到机器人位置估算结果。最后通过真实实验使用本发明算法和离线分布式算法对比，证明了本算法的可行性和有效性，从而完成了对基于ROS环境下的多线程分布式SLAM系统的实现。
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公开(公告)号：CN106197428B
公开(公告)日：2019-03-22
申请号：CN201610541854.X
申请日：2016-07-10
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 一种利用测量信息优化分布式EKF估计过程的SLAM方法，在利用测量信息优化分布式EKF估计过程的SLAM方法中，根据路标点信息对应建立若干平行的子系统，各子系统单独进行滤波估计，将各自的估计结果送到主滤波器中，最后输出最优的机器人位姿估计结果。本发明针对分布式SLAM系统中EKF子滤波器估计精度存在的局限性问题，采用由传感器直接测得的观测量计算滤波器雅克比矩阵，利用改进的线性化方法提高子滤波器的估计精度。考虑到一致性对系统的影响，采用误差协方差阵和匹配信息共同参与数据融合过程的方法改进系统融合的方案，充分发挥分布式结构下观测信息的作用，保证系统在精度较高或一致性较高的情况下均能合理地做出融合判定。
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公开(公告)号：CN105043415A
公开(公告)日：2015-11-11
申请号：CN201510409501.X
申请日：2015-07-13
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C25/00
CPC classification number: G01C25/005
Abstract: 基于四元数模型的惯性系自对准方法，该方法通过下述流程实现，通过全球定位系统GPS获得载体所在位置的经度λ、纬度L，将它们装订至导航计算机中；捷联惯导系统进行预热准备，启动系统，采集惯性测量单元IMU中陀螺的输出角速度信息和加速度计的输出信息fb(t)；对采集到的陀螺和加速度计的数据进行处理，利用重力投影矢量与初始姿态四元数，计算出的初始姿态矩阵。基于惯性系的捷联惯导系统自对准原理，可有效地隔离角晃动的影响，从而解决动态干扰情况下，传统解析的对准方法不能用的问题。
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公开(公告)号：CN103644903A
公开(公告)日：2014-03-19
申请号：CN201310424318.8
申请日：2013-09-17
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/00
Abstract: 本发明涉及一种基于分布式边缘无味粒子滤波的同步定位与地图构建方法，首先建立坐标系并初始化环境地图；然后分别给匹配成功的各路标点建立子滤波器；接着在机器人运动模型的基础上，分别在各子滤波器中产生粒子群，获得每个粒子的状态向量及其方差；引入噪声，利用无味变换计算扩展后的粒子状态向量，并更新扩展后的粒子优化粒子群；然后计算粒子权值并归一化，统计每个子滤波器的聚合数据并将数据传送给主滤波器；接着计算全局估计和方差；其次判断每个子滤波器的有效抽样尺度和采样阈值，对粒子退化严重的子滤波器进行重采样；然后输出机器人状态向量和其方差，并存入地图。最后使用卡尔曼滤波算法更新路标点状态，直到机器人不再运行为止。
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