GPS / INS - GPS/INS
GPS / INS er brugen af GPS- satellitsignaler til at korrigere eller kalibrere en løsning fra et inertielt navigationssystem (INS). Metoden er anvendelig til ethvert GNSS / INS-system.
Oversigt
GPS / INS metode
GPS giver en absolut drivfri positionsværdi, der kan bruges til at nulstille INS-løsningen eller kan blandes med den ved hjælp af en matematisk algoritme, såsom et Kalman-filter . Enhedens vinkelretning kan udledes af serien af positionsopdateringer fra GPS. Ændringen i fejl i position i forhold til GPS kan bruges til at estimere den ukendte vinkelfejl.
Fordelene ved at bruge GPS med et INS er, at INS kan kalibreres af GPS-signalerne, og at INS kan levere positions- og vinkelopdateringer hurtigere end GPS. For højdynamiske køretøjer, såsom missiler og fly, udfylder INS hullerne mellem GPS-positioner. Derudover kan GPS miste sit signal, og INS kan fortsætte med at beregne position og vinkel i perioden med mistet GPS-signal. De to systemer er komplementære og anvendes ofte sammen.
Ansøgninger
GPS / INS bruges ofte på fly til navigationsformål. Brug af GPS / INS giver mulighed for glattere position og hastighedsestimater, der kan leveres med en samplingshastighed hurtigere end GPS-modtageren. Dette giver også mulighed for nøjagtig estimering af flyets holdningsvinkler (rulle-, pitch- og yaw) -vinkler. Generelt er GPS / INS- sensorfusion et ikke-lineært filtreringsproblem, der ofte kontaktes ved hjælp af det udvidede Kalman-filter (EKF) eller det uparfumerede Kalman-filter (UKF). Brugen af disse to filtre til GPS / INS er blevet sammenlignet i forskellige kilder, herunder en detaljeret følsomhedsanalyse. EKF bruger en analytisk lineariseringsmetode ved hjælp af jakobiske matricer til at linearisere systemet, mens UKF bruger en statistisk lineariseringsmetode kaldet den uparfaminerede transformation, der bruger et sæt deterministisk udvalgte punkter til at håndtere ulineariteten. Den UKF kræver beregningen af en matrix kvadratroden af staten fejl kovariansmatricen , som anvendes til at bestemme udbredelsen af sigma point for uparfumeret transformation. Der er forskellige måder at beregne matrix kvadratroden, som er blevet præsenteret og sammenlignet inden for GPS / INS applikation. Fra dette arbejde anbefales det at bruge Cholesky nedbrydningsmetoden .
Ud over flyapplikationer er GPS / INS også blevet undersøgt for bilapplikationer såsom autonom navigation, kontrol af køretøjsdynamik eller estimering af sideslip, rulle og svingning af dæk.
Se også
Referencer
- US patent nr. 6900760