山东大学聂文锋获国家专利权
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龙图腾网获悉山东大学申请的专利一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120385369B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510884190.6,技术领域涉及:G01C25/00;该发明授权一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法及系统是由聂文锋;张新辉;刘杨范;何翌铭;王君婷;徐天河设计研发完成,并于2025-06-30向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法及系统,涉及水下组合导航技术领域,包括:根据IMU观测数据和DVL观测数据得到IMU预积分因子和DVL速度残差因子;将陀螺仪和加速度计的初始状态的先验信息作为先验因子,以先验因子、IMU预积分因子和DVL速度残差因子为因子节点,以陀螺仪和加速度计的状态变量为变量节点,以因子节点和变量节点间的关系为边,构建因子图结构模型;利用因子图结构模型修正状态变量后,得到经惯导误差补偿后的陀螺仪和加速度计的理论输出。利用观测到的DVL数据对IMU误差在线标校,将水下组合导航问题建模为非线性最小二乘优化,实现全时段状态量的全局最优估计,抑制惯性导航位置误差发散速度。
本发明授权一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种多普勒计程仪标校惯性传感器的方法,其特征在于,包括: 根据IMU观测数据计算设定时间间隔内位置、速度和姿态的预积分值以及陀螺仪和加速度计的偏置变化量,以此得到IMU预积分因子,根据IMU预积分因子和DVL观测数据得到DVL速度残差因子; 将陀螺仪和加速度计的初始状态的先验信息作为先验因子,以先验因子、IMU预积分因子和DVL速度残差因子为因子节点,以陀螺仪和加速度计的状态变量为变量节点,以因子节点和变量节点间的关系为边,构建因子图结构模型; 根据实时观测数据,利用因子图结构模型修正状态变量,直至惯导误差收敛到设定值,由此根据惯导误差收敛时的状态向量得到经惯导误差补偿后的陀螺仪和加速度计的理论输出; 其中,若将因子图优化引入到长基线水下定位系统和惯性导航系统的融合导航中,对应的变量节点即为所需的状态变量,在当地导航坐标系下构建27维状态向量,包括基准站东北天坐标系下的3轴(e、n、u轴)位置坐标、速度和姿态、载体坐标系下沿X、Y、Z方向上的加速度计和陀螺仪零偏误差、载体坐标系下沿X、Y、Z方向上的陀螺仪和加速度计刻度因子误差系数、载体坐标系下沿X、Y、Z方向上的陀螺仪和加速度计安装误差系数; 其中,如果偏置估计发生变化,就必须加入偏差更新,更新后的加速度计偏置和陀螺仪零偏重新计算修正后的预积分观测值,IMU预积分因子表示为: ; 式中,表示IMU预积分因子;为状态变量;和分别表示在时刻和时刻之间的加速度计和陀螺仪的偏置变化量;为在时刻和时刻之间的位移变化量;为在时刻和时刻之间的速度变化量;、和分别表示为基于零偏更新的位置变化量、速度变化量和姿态变化量;和分别表示时刻和时刻导航坐标系下对应的姿态;为在导航坐标系下和时刻之间的姿态变化量; 其中,得到DVL速度残差因子后,对DVL速度残差因子进行粗差探测,并在存在粗差时对当前时刻的DVL速度残差进行降权处理,得到新DVL速度残差因子; 具体包括:对DVL速度残差因子计算卡方统计量,设定卡方分布的临界阈值;若,表示卡方检验通过;若,则对当前时刻的DVL速度残差因子进行降权处理,若,则将当前观测值剔除;表示根据实际噪声水平调整的因子。
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