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公开(公告)号：CN113155152A
公开(公告)日：2021-07-23
申请号：CN202110273084.6
申请日：2021-03-14
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于李群滤波的相机与惯性传感器空间关系自标定方法，采用李群描述代替传统四元数描述实现对旋转姿态变换的计算，利用李群微分方程建立基于李群描述的线性标定滤波模型。并根据李代数的物理定义，利用预测向量与观测向量乘积的方向和预测向量与观测向量之间的夹角来计算误差李代数。利用SO(4)群与李代数之间的映射关系对相机‑IMU空间关系旋转矩阵与陀螺仪常值漂移进行补偿。该方法避免了四元数描述需要存在的无法同步估计陀螺仪常值漂移问题，并且不存在基于优化方法存在的非凸问题，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：CN111536982A
公开(公告)日：2020-08-14
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：CN110595503A
公开(公告)日：2019-12-20
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：CN106052686B
公开(公告)日：2019-07-26
申请号：CN201610540172.7
申请日：2016-07-10
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/16
Abstract: 基于DSPTMS320F28335的全自主捷联惯性导航系统，本系统以DSPTMS320F28335作为控制器，将全自主捷联惯性导航算法嵌入到浮点型DSP内的软件实现，实时采集、分析惯性测量单元IMU中光纤陀螺和加速度计的输出信号并控制算法运行，以保证全自主捷联惯性导航系统的高速处理能力、高实时性、高精度、高性能、低成本、低功耗。本发明适合应用于不提供精确定位信息、受外界干扰载体姿态时刻都在发生变化的场合下载体的全自主实时捷联惯性系统，诸如直接不提供纬度信息，或者纬度信息不可测的隧道深处、深山密林、深海海底情况下的载体全自主实时捷联惯性导航。
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公开(公告)号：CN106123921B
公开(公告)日：2019-05-24
申请号：CN201610540157.2
申请日：2016-07-10
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 动态干扰条件下捷联惯导系统的纬度未知自对准方法，首先，利用重力加速度在惯性坐标系投影不变的特点，构建几何解析公式，对重力加速度进行积分得到速度信息，用速度信息计算载体所在位置纬度值，然后，基于双矢量定姿原理，利用惯性系重力加速度包含指北信息的特性，实现惯性系下粗略的初始姿态阵的求解，最后，在完成粗对准的基础上，利用速度误差方程、失准角方程和纬度误差方程构建纬度未知动态干扰条件下的精对准误差模型，利用基于新息的自适应滤波方法，解算出纬度误差角和载体的失准角，用纬度误差角补偿纬度值，用失准角修正捷联姿态矩阵，实现捷联惯性导航系统的高精度快速自对准。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN105606104B
公开(公告)日：2019-04-30
申请号：CN201610154634.1
申请日：2016-03-17
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/20
Abstract: 本发明公开了基于航向辅助分布式SLAM的机器人自主导航方法，属于机器人自主导航的范畴。本方法旨在结合机器人运动模型及观测模型的特点，在分布式滤波运算的框架下，分别比较粒子滤波与扩展卡尔曼滤波的诸如计算量等对系统性能有较大影响的因素，考虑到实时系统中对计算量的要求，采用分布式EKF算法设计滤波器而非采用PF算法，为了同时保证系统的可观测性，在传统的里程计+激光传感器作为传感器组合方案之外，引入磁罗盘作为辅助传感器从而给系统加入机器人的航向信息。该设计针对分布式滤波结构的观测模型，通过引入航向信息重新规划了滤波方法从而达到实用化机器人自主导航的目的，从而增加系统了的稳定性和精度。
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公开(公告)号：CN107588771A
公开(公告)日：2018-01-16
申请号：CN201710750332.5
申请日：2017-08-28
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了基于李群描述的捷联惯性导航解算方法，采用李群描述代替传统四元数算法中的四元数描述进行捷联解算，将姿态矩阵和载体速度构建成SE(3)群，通过对惯性敏感器件采集到的数据积分用来对SE(3)群进行迭代更新。本发明直接对姿态矩阵进行计算，可以有效避免传统四元数捷联解算过程中由于四元数描述而产生的非唯一性问题和归一化计算过程，并且省略了传统四元数捷联解算过程中四元数和姿态矩阵之间相互转换的计算过程，避免了转换计算所带来的不可避免的误差，在确保解算精度的同时减少了计算量，在实际工程中具有良好的应用前景。
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公开(公告)号：CN105737832A
公开(公告)日：2016-07-06
申请号：CN201610166273.2
申请日：2016-03-22
Applicant: 北京工业大学
IPC: G01C21/20
CPC classification number: G01C21/20
Abstract: 本发明公开了基于全局最优数据融合的分布式SLAM方法，本方法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，将本应以矩阵形式集中计算的描述机器人位姿的观测分布概率公式进行分布化处理，依据每个有效路标点单独建立多个相互平行独立的子滤波器，然后将子滤波器的机器人的位姿估计结果在主滤波器中进行融合，并将子滤波器的融合结果通过全局预测器反馈修正，最后得到全局最优的机器人位姿估算结果。最后通过真实实验使用本发明算法和集中式算法对比，证明了本方法的可行性和有效性。
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公开(公告)号：CN119958606A
公开(公告)日：2025-05-09
申请号：CN202510067749.6
申请日：2025-01-16
Applicant: 北京工业大学
Abstract: 本发明公开了面向低精度SINS的深度学习辅助变分贝叶斯李群滤波自对准方法，首先，利用传感器测量的原理和特性，将低精度SINS获得的陀螺仪数据视为时间序列。设计了一个采用门控循环单元(GRU)的神经网络模型，用于校准和补偿低精度SINS的测量误差。其次，开发了一种新颖的变分贝叶斯李群滤波方法，以处理李群对准模型中的各种误差，尤其是状态依赖噪声。将变分贝叶斯方法扩展到李群空间，以实时且自适应地估计测量噪声协方差矩阵。最后，在转台设备上进行实验，以验证和测试所提出方法的性能和优势。实验结果表明，所提出的初始自对准方法在对准精度和时间方面均显著优于现有方法。该方法完全满足实际应用中的实时性要求，无需额外设备和成本。
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公开(公告)号：CN113532479B
公开(公告)日：2024-03-29
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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