北京航空航天大学学报 ›› 2020, Vol. 46 ›› Issue (5): 862-869.doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2019.0345

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基于最小二乘拟合法的分布式POS全局估计方法

叶文1, 刘艳红2, 王博2, 蔡晨光1, 李建利2   

  1. 1. 中国计量科学研究院 力学与声学计量科学研究所, 北京 100029;
    2. 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100083
  • 收稿日期:2019-06-28 发布日期:2020-05-19
  • 通讯作者: 叶文 E-mail:wenye@buaa.edu.cn
  • 作者简介:叶文 男,博士,助理研究员。主要研究方向:惯性技术与组合导航;刘艳红 女,博士研究生。主要研究方向:组合导航;王博 男,博士研究生。主要研究方向:组合导航;蔡晨光 男,博士,副研究员,硕士生导师。主要研究方向:振动测试;李建利 男,博士,教授,博士生导师。主要研究方向:组合导航。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2017YFF0205003);国家自然科学基金(61901431,61421063,61722103,61571030,51605461)

Global estimation method based on least square fitting for distributed POS

YE Wen1, LIU Yanhong2, WANG Bo2, CAI Chenguang1, LI Jianli2   

  1. 1. Institute of Mechanics and Acoustics, National Institute of Metrology, China, Beijing 100029, China;
    2. School of Instrumentation and Optoelectronic Engineering, Beihang University, Beijing 100083, China
  • Received:2019-06-28 Published:2020-05-19

摘要: 针对无法保证各子阵天线附近均安装高精度子惯性测量单元(IMU)的问题,提出了一种基于最小二乘拟合的分布式位置姿态测量系统(POS)全局估计方法。首先,建立了考虑一维柔性变形角的主/子传递对准误差模型;然后,采用卡尔曼滤波(KF)估计已安装子IMU的子阵天线运动参数;最后,在已获取运动参数的基础上,采用最小二乘拟合估计未安装子IMU的子阵天线运动参数。半物理仿真实验结果表明,所提方法精确实现了阵列天线运动参数的全局估计,且未安装子IMU的子阵天线运动参数估计精度与相邻的子阵天线运动参数估计精度相当。

关键词: 惯性测量单元(IMU), 传递对准, 卡尔曼滤波(KF), 最小二乘拟合, 分布式位置姿态测量系统(POS)

Abstract: Aimed at the problem that it is impossible to install high-precision sub-Inertial Measurement Unit (IMU) on every sub-array in engineering practice, a global estimation method based on the least square fitting for distributed Position and Orientation System (POS) is proposed. Firstly, a transfer alignment error model from master system to slave system considering one-dimensional flexibility deformation is built. Secondly, Kalman Filter (KF) is used to estimate motion parameters of array antenna of the sub-arrays with sub-IMUs. Finally, the least square fitting is used to estimate the motion parameters of the sub-arrays without sub-IMU. The semi-physical simulation results show that the proposed method can realize the global estimation of the motion parameters of array antenna, and the estimation precision of the motion parameters of sub-arrays without sub-IMU is almost the same as that of its neighboring sub-arrays.

Key words: Inertial Measurement Unit (IMU), transfer alignment, Kalman Filter (KF), least square fitting, distributed Position and Orientation System (POS)

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