东南大学陈熙源获国家专利权
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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统及方法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:CN116380067B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-16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:202310215059.1,技术领域涉及:G01C21/20;该发明授权一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统及方法是由陈熙源;王俊玮;高宁;石春凤;刘建国;杨正昱设计研发完成,并于2023-03-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统及方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统及方法,系统包括微机电惯性单元MEMS‑IMU、伺服电机、伺服驱动器、单轴旋转台、活动码环、导航定位解算板卡、航空插头和外壳框架;方法包括:建立基于最大后验估计思想的迭代容积卡尔曼滤波器;设计滤波器简化迭代更新结构;引入惩罚权函数快速降低离群值测量的权重。本发明提高了定位精度和导航参数补偿效果,提高单轴旋转MEMS捷联惯导系统在GNSSDVL挑战环境下的适应能力,进一步满足GNSSDVL挑战环境下无人艇作业的高精度、高可靠性定位定姿及导航需求。
本发明授权一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统及方法在权利要求书中公布了:1.一种适应于挑战环境下的无人艇旋转调制惯导系统,其特征在于,包括微机电惯性单元MEMS-IMU、伺服电机、伺服驱动器、单轴旋转台、活动码环、导航定位解算板卡、航空插头和外壳框架;所述微机电惯性单元集成三轴MEMS陀螺仪和MEMS加速度计,其输出的加速度和角速率信息经过单轴旋转调制技术和多源信息融合技术补偿零偏后计算得到无人艇的实时姿态、速度和位置信息;所述伺服电机和伺服驱动器用于驱动微机电惯性单元绕天向轴往复旋转,消除垂直于旋转轴方向的陀螺及加速度计常值漂移、刻度因子误差;所述导航定位解算板卡用于接收输出的加速度、角速率信息以及接收外部全球导航卫星系统的速度、位置信息和水下多普勒测速仪的速度信息,并且通过内设软件算法完成捷联导航解算、组合导航多源信息融合和鲁棒估计抗差后输出导航参数;所述航空插头和外壳框架分别用于电气信息接入和硬件设备装配;所述内设软件算法包括: 引入最大后验估计和非线性最小二乘回归思想,建立迭代容积卡尔曼滤波器ICKF方程; 在非线性sigma点滤波器的框架下,计算含有高斯测量噪声的后验概率密度函数: 其中,H表示测量矩阵,R、P表示测量噪声协方差和最优估计协方差,p·表示概率密度函数,exp[·]表示自然常数e为底的指数函数,下标k表示估计时刻; 考虑最大后验估计MAP思想,后验概率密度函数相当于求解非线性回归参数,等效于滤波器更新的过程如下: 根据牛顿-拉夫森算法,将估计状态量x的迭代更新过程构造为形如非线性最小二乘的迭代形式: 其中,i表示当前估计时刻的迭代次数,雅克比矩阵▽Vxi=JTxirxi,海森矩阵 通过逆矩阵引理,得到迭代容积卡尔曼滤波器ICKF方程最优估计等式: 其中,K=Pxy,k|k-1Pyy,k|k-1-1表示滤波增益矩阵;在容积卡尔曼滤波器的框架下,滤波增益矩阵K中的协方差表达式被似然近似中的不确定性取代,有: 重新改写,得到当前估计时刻k的第i次迭代容积卡尔曼滤波器ICKF方程最优估计等式:
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