天文—惯性组合导航技术在高空飞行器中的应用

综述了天文—惯性组合导航在高空飞行器中的应用和发展概况,在分析了国内外装载天文导航系统(CNS)/惯性导航系统(INS)的航空飞行器基础上,从工作环境、组合模式、导航解算等方面分析了CNS/INS的技术性能,指出CNSI-NS组合导航更适用于执行长航时、高空飞行的航空飞机,能够满足航空飞行器对高精度导航系统的需要。概括了CNS/INS导航的特有优点,提出了发展CNS-INS组合导航的必要性,讨论了今后机载CNS-INS组合导航技术的研究发展方向。

基于不同局部模型的联合滤波算法研究

从组合导航系统研究的角度出发,提出了一种基于不同局部模型的联合滤波算法,并对INS/GPS/Doppler组合导航系统进行了仿真。结果表明:该算法不要求局部模型一致,增强了系统的通用性,提高了运算速度。

捷联系统中加速度计的信号采集

针对捷联系统中加速度计信号具有动态测量范围宽、精度高、实时性强的特点 ,设计了一种高精度、高速、宽量程的数据采集方法 ,对该方法的原理和电路实现过程中器件的选择、设计中采样时间的确定等方面作了介绍 .

捷联式惯导系统动态误差分析

根据捷联式惯性导航系统误差方程,分析了载体运动状态下系统的动态误差特性,并讨论了陀螺漂移、加速度计零位误差及初始误差对系统误差的作用。仿真数据由轨迹发生器产生,与以往的仿真方法相比,此方法接近实际情况,更能全面分析系统动态误差特性。

系统故障检测理论在容错组合导航设计中的应用

探讨了甄别故障子滤波器的两种有效方法：状态差异法和残差法，并通过计算机仿真对两种方法的检测效果作了比较。

一种基于卡尔曼滤波的DR/LMS组合导航定位算法

本文介绍了一种基于DR航位推算与LMS高精度激光雷达全向测距技术的组合式导航定位系统,旨在应用于强电磁干扰环境下的变电站智能机器人自动巡检环境。DR/LMS组合式导航定位系统原理相对简单、实现方便、实时性强,且与其他组合式导航系统相比,在满足同样定位精度的前提下,成本低廉,现场运行效果良好。特别地,本文提出了一种基于卡尔曼滤波方法的定位精度优化估计方法,对原有定位及导航精度(定位精度可以达到cm级)加以改进与优化,进一步提高了导航系统的稳定性与精确性。整个系统模型及控制策略的实现基于工业用PC控制板的上位机LABVIEW软件控制系统,并结合MATLAB软件进行仿真与数据分析,经现场运行测试,定位及导航精度完全可以满足现场工业环境的应用需求.

INS/SAR/罗兰C组合导航系统研究

介绍了INS／SAR／罗兰C组合导航系统的组合原理和方法，以及组合滤波器的构造。仿真结果表明，该组合系统可达到相当高的导航精度，且具有很强的适应性。

基于扩展自适应融合算法的GILS进近系统研究

通过研究飞机在低可见视程条件下的进近问题,力图充分利用全球卫星导航系统的能力,使机场在不需要更新陆基无线电导航系统的情况下从I类盲降标准提升到II类及以上的相同或可比拟的运行标准;通过对某航空公司飞行数据的分析,为提高飞机进场水平导航精度和空域利用率,提出了组合应用全球卫星导航系统GNSS(global navigation satellite system)和仪表着陆系统ILS(instrument landing system)的进近体制模型,即为GILS(GNSS and ILS)进近系统;利用扩展自适应融合算法,将两种导航源的定位数据融合,通过数学建模,仿真模拟飞机进近航迹;仿真和实际验证试飞数据表明,该方案可有效提高飞机的水平导航精度和空域利用率,有潜力将CAT I标准提升为类CAT II水平。

SINS/GPS超紧致组合导航系统设计及分析

在GPS软件接收机和SINS辅助GPS跟踪技术的基础上,提出了一种SINS/GPS超紧致组合导航方案。该超紧致方案在GPS软件接收机的捕获环节中加入了基于相位估计的精细捕获算法,从而提高了频率捕获精度,省略了频率跟踪牵引过程;在信号跟踪环节中,利用SINS位置、速度信息与卫星参数,求取接收机与卫星之间的径向距离和径向距离率,为码环、载波环提供辅助,从而降低了载体动态变化对跟踪环的影响,提高了跟踪环的动态跟踪性能;同时,降低载波环噪声带宽,减小码环相关间隔,从而提高了载波环和码环的跟踪精度。

一种组合导航系统的故障检测方法仿真研究

理想情况下,基于Kalman滤波的组合导航系统在无故障时的滤波残差为白噪声,通常利用这个特点使用χ2检验法来检测系统是否发生了故障,但该方法往往具有较大的虚警率。为此,在分析了惯导(INS)和北斗(BDS)组合导航系统数学模型的基础上,提出一种新型实用的冗余设计,来检测INS/BDS组合导航系统是否发生故障。结果表明,该方法不仅降低了虚警,同时又提高了故障检测器的可靠性,而且检测结果的可信度也有很大提高,取得了较好的应用效果。

一种近地卫星自主定轨的联合滤波算法

地磁场具有完整的数学模型,而地磁场矢量是卫星的位置矢量函数,利用地磁场测量可以实现近地卫星的自主导航。首先建立近地卫星的高精度轨道动力学模型,提出基于星敏感器与磁强计相结合的自主导航算法,利用星敏感器输出高精度的姿态信息,同时恒星星光矢量与地磁场矢量组成两种观测模式,采用联合滤波算法对系统进行数值仿真,并对滤波算法的收敛性和仿真结果的精度进行了分析。通过对数值仿真结果的分析证实了该方案具有良好的鲁棒性和容错性。

惯性／合成孔径雷达组合导航系统

对于军事或其它特殊用途的飞行器来说，现有的某些导航系统存在着精度较低、自主性不强，或可靠性欠佳的缺点和问题，合成孔径雷达和惯导系统的互补性和相互依赖性很自然地构成一种新型的高性能导航系统，它的定位误差，在使用较低精度惯性器件的条件下，可以小于１０ｍ，达到卫星导航系统使用军用码时同样的精度，但是，它是完全自主的，可靠性和安全性大为提高，是高精度导航技术很值得重视的发展方向。

GPS／INS罗兰C组合导航系统的联合滤波器设计

对于巡航导弹等精确制导武器和军用飞机导航系统，不仅要求高精度，而且要求具有快速的故障检测、隔离、系统重构能力。本文介绍一种将联合滤波技术应用于ＧＰＳ／ＩＮＳ／罗兰Ｃ组合导航系统的设计。理论分析和仿真结构表明，这种设计要比标准的集中式卡尔曼滤波器设计和一般的分散滤波方法具有更好的故障检测。

用于SAR运动补偿的DGPS/SINS组合系统研究

使用考虑位置误差相关项的伪距率观测模型 ,研究了用于合成孔径雷达运动补偿的差分 GPS/ SINS伪距率组合系统。结果表明 ,组合系统的长期位置精度能达到 1 m左右。 GPS数据更新率低于 INS,在 GPS测量时间间隔内 ,组合系统的性能仅由 INS决定。虽然 INS误差随时间积累 ,在 GPS数据更新率为 1 s的情况下 ,即使采用中等精度的惯性仪表 ,其相对位置精度为厘米级 (这里相对位置精度指组合系统在 GPS测量时间间隔内位置误差的变化范围 )

地形辅助/惯性/GPS组合导航系统的可视化仿真研究

研究了多传感器信息融合技术在地形辅助/惯性/GPS组合导航系统中的应用,并在此理论基础上,采用一种新的仿真方法研究该组合导航系统,即采用多种高级语言混合编程,对该组合系统进行可视化仿真。仿真结果表明:采用联合滤波器的地形辅助/惯性/GPS组合系统具有较高的导航精度,最终达到可视化仿真研究的目的,从而对组合系统性能的研究起到了积极的推动作用。

容错组合导航系统联邦滤波器设计中的信息同步

探讨了各子滤波器同步时间差及同步滤波信息的计算。仿真计算结果表明，经同步处理后，融合精度与理想情况即所有子滤波器完全同步时的精度十分接近。

一种陀螺与罗盘组合导航系统的故障检测方法

为了提高MEMS陀螺和磁罗盘组合导航系统的可靠性,减少各种干扰和故障对导航精度的影响,提出了一种及时、精确、有效的故障检测方法。该方法首先对正常工作时的MEMS陀螺和磁罗盘信号中的各种噪声进行分析;然后针对组合系统中的常见故障,从陀螺和磁罗盘航向信息中提取出短时间内两者航向变化量差值的均值、均值的一阶差分量及二阶差分量作为故障检测量,用以区分识别不同的故障源;最后使用预警模式,来减小故障检测过程中的延迟影响,提高故障检测的及时性。实验结果表明,此方法可以及时、准确地区分识别出组合系统中零偏、速率斜坡故障以及两种磁干扰,有效地降低了干扰和故障的引入误差。

SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究

对紧密组合的SINS/GPS复合导航系统在高速、高机动弹道导弹上的可行性进行了分析研究。建立了紧密组合模式的SINS/GPS全系统的仿真模型,给出了GPS仿真器中导航星的位置计算、最佳导航星座选择及输出伪距的实现算法;选用伪距、伪距率为观测信息,分别采用输出和反馈校正两种模式,实现了基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧密组合导航系统仿真。仿真验证表明,与松散组合模式相比,紧密组合导航系统收敛性好、导航精度高,能够很好地抑制弹道导弹在高机动飞行状态条件下惯导系统误差积累的现象,有较好的导航性能。

水面多传感器组合导航系统技术研究

研究了ＩＮＳ、ＧＰＳ、Ｄｏｐｐｌｅｒ计程仪组成的水面多传感器组合导航技术，给出了设计方案；介绍了一种修正的自适应卡尔曼滤波算法，并应用于组合导航系统。仿真结果表明，该算法可以有效的抑制滤波发散，提高了组合导航系统的精度。

基于Fuzzy ARTMAP神经网络的景像匹配实时图选取方法

提出一种新的基于 Fuzzy ARTMAP神经网络并利用图像直方图特征的快速景像匹配实时图选取方法。与已有的方法相比 ,该方法充分考虑了图像的边缘、亮度、对比度、信噪比等特征对景像实时图质量的影响 ,具有自适应聚类 ,收敛迅速 ,实时性好 ,分类准确率高和通用性强等优点。将该方法应用于 SMGS(景像匹配制导系统 )进行实时图像的自动选取 ,可大大提高SMGS的智能性。