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[发明专利]一种基于光纤光栅传感器和机翼模态的柔性基线动态预测方法-CN202010257888.2有效
发明人： 朱庄生;谭浩;徐起飞;贾悦 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-04-03 - 公布日： 2022-07-12 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于光纤光栅传感器和机翼模态的柔性基线动态预测方法，该方法利用基于结构应变响应的模态叠加原理计算结构位移量和子节点间的基线量，再由基于柔性基线实时数据建立的基线动态模型预测未来时刻的基线量变化情况；利用模态法减小计算量和动态建模对柔性基线超前预测以解决由于实测应变量到基线量解算耗时引起实时传递对准时间延迟的问题，有助于实现子节点高精度位姿实时传递对准。本发明可以用于显著提高传递对准的实时性，弥补以往基线求解与估计方法研究的不足。
一种基于光纤光栅传感器机翼柔性基线动态预测方法

[发明专利]一种基于惯性网络的行人定位方法-CN202010257889.7有效
发明人： 朱庄生;贾悦;谭浩;徐起飞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-04-03 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于惯性网络的行人定位方法，该方法基于行人行走过程中，其腰部和足部具有不同的运动特征，将惯性传感器分别安装于人体的腰部和足部分别敏感其运行信息，整合利用人体不同部位的运动特征，利用行人行走过程中腰部和足部之间特有的角度和距离约束关系，基于不等式约束卡尔曼滤波方法，抑制行人航迹推算方法中的航向角和距离测量误差，从而实现更精确的行人定位。本发明结合行人运动时腰部和足部所特有的生理特征提出基于惯性网络的行人定位方法，克服现有行人惯性导航技术的局限，对低成本、高精度的室内行人导航具有实际应用意义。
一种基于惯性网络行人定位方法

[发明专利]一种分离复合多源扰动影响的机翼挠曲角速度估计方法-CN202010257976.2有效
发明人： 朱庄生;谭浩;贾悦;徐起飞 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-04-03 - 公布日： 2021-09-03 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种分离复合多源扰动影响的机翼挠曲角速度估计方法，该方法使用模态分解提取复合多源扰动影响下的机翼挠曲角速度；利用基于机载分布式高精度位置姿态测量系统(简称：分布式POS)飞行数据建立机翼挠曲角速度模型解决由于柔性机翼形变导致子IMU位姿测量精度低的问题，进而提高机载分布式POS的精度。本发明可以用于显著提高机载分布式多载荷子IMU位姿精度，弥补传统机翼挠曲估计方法研究的不足。
一种分离复合扰动影响机翼挠曲角速度估计方法

[发明专利]一种用于机载分布式POS的光纤光栅形变测量方法-CN202010214796.6有效
发明人：李建利;曲春宇;刘刚;房建成;朱庄生;宫晓琳;陈子凡 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2020-03-24 - 公布日： 2021-07-30 - 主分类号： G01B11/16 文献下载
摘要：本发明一种用于机载分布式POS的光纤光栅形变测量方法，通过对类似机翼的结构梁横截面进行分析计算，得到两条相互垂直的中性轴，建立中性轴坐标系，根据中性轴坐标系(x′,y′,z′)粘贴光纤光栅阵列；建立结构梁六自由度形变计算模型；本发明采用光纤光栅传感器进行应变的测量，可以适用于恶劣复杂的飞行环境，克服了传统电阻应变式测量易受环境干扰的问题；本发明可实现截面形状不规则的结构梁的空间六维形变高精度测量，解决了传统测量方法通常只针对截面形状规则具有对称轴的构件，且只能实现一维或者多维形变测量，难以实现空间全自由度形变测量的问题。
一种用于机载分布式 pos 光纤光栅形变测量方法

[发明专利]一种基于相对捷联解算的机载分布式POS传递对准方法-CN202110180736.1有效
发明人：李建利;曲春宇;刘刚;房建成;朱庄生;宫晓琳;揭绍锋 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2021-02-08 - 公布日： 2021-06-08 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于相对捷联解算的机载分布式POS传递对准方法，其目的在于提高动态环境下机载分布式POS空间运动信息测量精度。该方法为：利用主子系统当前及前N个采样时刻陀螺仪输出的角速度和基于圆锥运动所推导的旋转矢量误差补偿系数来构造伪单子样旋转矢量，并基于旋转矢量实时求解相对姿态四元数实现相对姿态更新；同时，根据主子系统空间位置矢量关系建立相对速度和位置更新算法，利用主子系统加速度计输出比力和相对姿态实现相对速度和位置更新；最后，基于相对捷联解算误差微分方程和光纤光栅测量的三维相对位置和三维相对姿态建立传递对准状态模型和量测模型，采用线性卡尔曼滤波估计方法进行传递对准，获得高精度运动信息。
一种基于相对捷联解算机载分布式 pos 传递对准方法

[发明专利]基于单目视觉的位置姿态测量系统精度检校方法和装置-CN201810153912.0有效
发明人： 朱庄生;袁学忠;刘刚;李建利;顾宾;王世博;刘艳红 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2021-04-02 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明涉及基于单目视觉的位置姿态测量系统精度检校方法和装置，首先使用基于动态三维重构的单目视觉测量方法获取靶标坐标系相对相机坐标系的位姿变化量；然后使用基于正交矢量和动态滤波的联合标定法获取惯性测量单元(IMU)坐标系和靶标坐标系间的相对位姿关系，将第一位姿数据转到IMU坐标系下，与POS自身输出的位置姿态数据进行比对，检校所述POS的测量精度。本发明的方法和装置实现了对POS的位姿精度的有效检校，具有精度高、实现简单的特点，可用于在室内对目前低精度、高精度惯性产品进行位姿精度检校。
基于目视位置姿态测量系统精度校方装置

[发明专利]基于机载分布式位置姿态测量系统的信息融合方法和装置-CN201710837756.5有效
发明人：刘刚;叶文;李建利;房建成;朱庄生;宫晓琳;袁学忠 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2017-09-18 - 公布日： 2020-08-14 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于机载分布式位置姿态测量系统的信息融合方法，采用基于高斯过程的增强滤波获取高精度光纤主POS的测量信息；通过传递对准得到各子节点IMU的局部状态估计；将各子节点的局部状态估计值作为观测量，利用柔性基线形变运动模型构建各子节点时空域内运动状态的相关性，通过全局信息融合方法得到状态更新值。该方法本发明实现一主多子机载分布式POS的高精度测量，适用于阵列天线对高精度分布式惯性测量的需求和分布式导航。本发明还公开了一种基于机载分布式位置姿态测量系统的信息融合装置。
基于机载分布式位置姿态测量系统信息融合方法装置

[发明专利]一种基于EKF激光测距辅助单目视觉测量方法和系统-CN201810153905.0有效
发明人： 朱庄生;袁学忠;刘刚;李建利;顾宾;王世博;邹思远 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2020-05-26 - 主分类号： G01C11/02 文献下载
摘要：本发明公开一种基于EKF激光测距辅助单目视觉测量方法和装置，该方法包括步骤：将相机与激光测距仪刚性固连，设计表面设有漫反射区域和发光的特征点的靶标，可以同时配合视觉和激光测距仪使用；然后使用视觉测量获取靶标上特征点坐标及激光测距仪测量距离值，通过EKF方法获取激光测距仪的出光点在相机坐标系的坐标和激光测距仪光轴的方向余弦值；最后，用激光测距仪所测距离数据修正相机测得的靶标平面相对相机坐标系的位置和姿态。该装置包括相机、激光测距仪、靶标和测量模块。本发明的方法和装置可用于在夜间对物体进行高精度位姿测量。
一种基于 ekf 激光测距辅助目视测量方法系统

[发明专利]基于相机辅助的柔性多基线测量方法和装置-CN201710837812.5有效
发明人：刘刚;顾宾;房建成;刘占超;李建利;朱庄生;宫晓琳 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2017-09-18 - 公布日： 2020-03-24 - 主分类号： G01S19/45 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于相机辅助的柔性多基线测量方法，通过特征点位姿解算结果和捷联解算结果建立基于视觉辅助的状态方程与量测方程；将视觉数据与POS数据信息进行融合；分布式柔性多基线高精度测量。该方法解决了传统初始对准方法动态条件下对准精度低的缺点，使得具有精度高、抗干扰能力强的特点，可用于测量载机存在挠曲变形时多载荷之间的柔性基线长度，提高多载荷之间相对的位置姿态精度。本发明还公开了一种基于相机辅助的柔性多基线测量装置。
基于相机辅助柔性基线测量方法装置

[发明专利]一种分布式POS的精度检校方法和装置-CN201810153914.X有效
发明人： 朱庄生;袁学忠;刘刚;李建利;顾宾;王世博;孙一弘 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2020-01-10 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明涉及一种分布式POS的精度检校方法和装置，首先标定出无公共视场的第一相机和第二相机的相对位姿关系；第一相机和第二相机分别拍摄第一子节点靶标和第二子节点靶标，测量第一子节点和第二子节点分别在相机坐标系中的位姿；将第一相机和第二相机测量的位姿数据统一到一个测量基准坐标系，计算出第一子节点和第二子节点之间的基线长度和基线角度；检校分布式POS测量出的基线长度和基线角度数据的精度。该方法和装置，具有精度高、抗干扰能力强的特点，可用于对目前低精度、高精度分布式组合导航系统进行位姿精度检校。
子节点相机基线检校方法和装置分布式POS 测量靶标位姿组合导航系统抗干扰能力相机坐标系测量基准公共视场角度数据位姿关系位姿数据标定可用拍摄统一

[发明专利]多相机辅助的机载分布式POS柔性基线测量方法和装置-CN201810153957.8有效
发明人：刘刚;顾宾;李建利;刘占超;朱庄生;房建成;卢兆兴 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2018-02-22 - 公布日： 2019-12-24 - 主分类号： G01C25/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种多相机辅助的机载分布式POS柔性基线测量方法，该方法包括：使用高精度主惯性测量单元(主IMU)借助相机测量的主子IMU之间相对位置姿态信息对低精度子惯性测量单元(子IMU)进行传递对准，完成柔性多基线测量。本发明具有精度高、抗干扰能力强的特点，可用于测量载机存在挠曲变形时多载荷之间的柔性基线长度，提高多载荷之间相对的位置姿态精度。本发明还公开了一种多相机辅助的机载分布式POS柔性基线测量装置。
分布式POS 基线测量辅助的相机惯性测量单元测量基线测量装置位置姿态信息方法和装置抗干扰能力挠曲变形位置姿态基线可用载机主子对准传递

[发明专利]一种分布式POS数据可靠性传输系统及方法-CN201410641637.9有效
发明人： 朱庄生;刘艳群;粟昆 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2014-11-13 - 公布日： 2018-08-17 - 主分类号： H04L1/00 文献下载
摘要：一种分布式POS(Position and Orientation System,位置姿态测量系统)数据可靠性传输系统及方法，包括数据获取、数据处理、数据发送三大部分。数据获取实现对数据的缓存和接收缓存数据；数据处理首先通过解析数据包中的标识符实现数据分类，其次判断优先级，优先中断请求处理，再通过数据校验，检查数据的完整性和数据结构正确性，最后对数据进行打包封装；数据发送根据不同数据类型选择不同的接口方式发送，将数据发送给接收者。本发明实现了多种数据源分类逻辑判断，并通过数据优先级判断和数据校验，实现了数据实时性和可靠性的传输，对实现一种分布式POS测量的集成研发具有重要的实践意义。
一种分布式 pos 数据可靠性传输系统方法

[发明专利]一种基于H∞和CKF混合滤波的机载分布式POS传递对准方法-CN201610592024.X有效
发明人：刘刚;顾宾;刘占超;房建成;李建利;朱庄生 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2016-07-25 - 公布日： 2018-05-25 - 主分类号： G01C21/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于H∞和CKF混合滤波的机载分布式POS传递对准方法，首先将挠曲变形误差纳入到量测噪声中，确定速度匹配量测方程和姿态匹配量测方程，初步建立系统的传递对准模型；以卡尔曼滤波为基础，设计精度较高的非线性滤波即容积卡尔曼滤波算法(CKF)；最后利用H∞滤波良好的鲁棒自适应能力达到减弱和消除挠曲变形和动态杆臂的目的，设计H∞滤波算法，将H∞鲁棒滤波模块与CKF滤波结合，设计新的H∞与CKF混合滤波算法，从而估计出更加准确的子惯导系统位置速度姿态信息，完成传递对准。本发明解决了在挠曲变形难以建模的情况下，无法准确估计子系统位置速度姿态信息的问题，使得本发明具有精度高、抗干扰能力强的特点。
滤波挠曲变形对准传递分布式POS 滤波算法姿态信息鲁棒卡尔曼滤波算法非线性滤波卡尔曼滤波抗干扰能力子惯导系统子系统位置自适应能力动态杆臂建立系统量测方程量测噪声滤波模块速度匹配匹配量建模

[发明专利]一种机载分布式位置姿态测量系统-CN201610536981.0有效
发明人：刘刚;叶文;房建成;李建利;朱庄生;卢兆兴;顾宾 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2016-07-08 - 公布日： 2018-04-06 - 主分类号： G01C21/16 文献下载
摘要：本发明涉及一种机载分布式位置姿态测量系统，包含三个惯性测量单元(IMU)，一个分布式处理计算机系统(分布式PCS)和一套差分GPS设备。首先，三个IMU分别测量三个不同节点的线运动和角运动并以422形式发送给分布式PCS，同时一套差分GPS设备实时输出差分GPS给分布式PCS；然后，分布式PCS完成三路IMU和一路差分GPS数据的并行接收，并行处理，并行存储以及并行发送；最后，分布式位置姿态测量系统实时输出三个节点的位置姿态信息。本发明实现的分布式位置姿态测量系统，适用于高精度分布式惯性测量、导航及组合导航系统。
一种机载分布式位置姿态测量系统

[发明专利]一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法-CN201611231089.8有效
发明人： 朱庄生;张雨龙;李驰;叶文;袁学忠;王世博 -专利权人：北京航空航天大学
申请日： 2016-12-28 - 公布日： 2018-03-02 - 主分类号： G01C22/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种基于MEMS惯性测量单元的多源信息自适应步数检测方法，该方法采用低成本的MEMS惯性测量单元作为核心部件，该惯性测量单元包括一个三轴加速度计和一个三轴陀螺仪。首先在不影响用户正常行走的条件下将该惯性测量单元固定于足部，并利用上位机对该测量单元进行初始校准；其次利用上位机采集用户在行走过程中该测量单元输出的加速度和角速度信号，并对采集到的信号进行低通滤波处理；然后对滤波后的信号求取自适应阈值；最后通过将上述的自适应阈值作为检测步数的条件来实现步数的检测。本发明实现基于低成本MEMS惯性测量单元的行人步数检测，适用于基于MEMS惯性测量单元的个人健康数据监测以及行人导航系统领域。
一种基于 mems 惯性测量单元信息自适应检测方法

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