高空长航时无人机导航系统研究

以高空长航时无人机为研究背景,从我国国情出发,对捷联惯性导航系统(SINS)、全球定位系统(GPS)、"北斗"卫星导航系统(BDSNS)和大气数据系统(ADS)在高空长航时无人机导航系统中应用的可行性进行了分析,在此基础上提出基于自适应联邦滤波的SINS/GPS/BDSNS/ADS组合导航系统方案,建立了组合导航系统的状态方程和量测方程,给出了自适应联邦滤波算法,并设计开发了组合导航仿真系统。通过对GPS被关闭或限制使用等典型情况的计算机仿真,表明该系统具有较高的导航精度和良好的可靠性。

基于人工神经元网络的移动机器人导航研究

本文采用人工神经元网络模型，提出了一个基于行为的移动机器人导航方法，并在仿真实验系统上进行了实验研究，取得了令人满意的结果，这是一种有前途的导航方法．

一种新的大视场景象的几何失真校正方法

大视场景象是大视场摄象机摄得的图象，它存在着严重的非线性几何失真（桶形失真）。为了提高匹配算法的定位精度和匹配概率，对摄得的实测图象进行几何失真校正的预处理是十分必要的。本文讨论了几何失真图象的象素位置与镜头焦距的关系，采用虚拟数字成象的方法，实现了几何失真校正。文中给出了变焦距地址修正的具体算法（ＺｏｏｍＡｄｄｒｅｓｓＭｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍＺＡＭＡ），并对一幅实测图象进行了几何校正实验，取得了理想的校正结果。

地形匹配可信度分析

在利用地形雷达进行地形匹配定位和对惯导系统进行校正的过程中 ,对匹配结果可信度的分析变得非常重要。文中提出了一种基于支持向量机的匹配可信度分析方法 ,它首先在不同地形条件下的一些随机位置生成匹配样本 ,这些样本由反映匹配点地形特征的地形熵 ,以及反映匹配状况的相似度和信噪比组成 ,然后使用这些样本对支持向量机进行分类训练 ,训练好的支持向量机就可以用于其它匹配结果的可信度分析。实验结果表明 96%的误匹配点都能够被检测出来 ,而 93%的正确匹配点都能够被保留下来 ,鉴于通常很高的匹配概率 ,这样的结果已经能够满足实际的需要。

某常规弹载体感应磁场分布的仿真技术研究

在常规弹的地磁导航系统中,载体磁场是影响磁传感器测量精度的主要干扰因素。为了准确地对这一干扰磁场加以消除或者补偿,文中对载体磁场中感应磁场的分布规律进行了仿真研究。文中采用磁标量法求解磁场,研究了常规弹的三维静态磁场仿真技术,使用有限元工具ANSYS仿真得到了弹体上各点磁感应强度的数值解,根据绘制的云图和数据变化曲线图,分析得到了匀强磁场中弹体内部以及沿弹壁轴向和横截面上感应磁场的变化规律。

微小型无人直升机地磁导航算法研究

以微小型无人直升机为背景,提出了一种基于多传感器融合的地磁导航算法。在分析捷联磁力计输出模型的基础上,提出用基于递推最小二乘的椭球校正法校正捷联磁力计的零位偏差和比例系数误差,取得了比椭圆校正法更好的效果;然后将磁力计和陀螺仪输出进行互补滤波融合以提高航向测量的动态性能并抑制高频磁场干扰;最后对估计地磁场进行倾角补偿获得航向角估计。实验结果表明:利用该算法得到的航向角静态估计误差小于1.5°,在无人直升机的自主悬停、航线飞行和自主降落飞行模态中能很好地实现航向角控制与横纵向速度分解。该地磁导航算法完全可以满足微小型无人直升机自主飞行的要求。

机载地形匹配系统技术研究

针对飞行方式灵活、高度表测量误差大、惯导初始积累误差大等机载应用环境的特点,文中提出了一种适合于机载应用的地形匹配系统结构,并详细分析了该系统结构下的工作流程、匹配算法、匹配区选取原则等地形匹配系统实现过程中的关键技术,实验结果证明了研究方案的合理性和可行性。

主动雷达导引头速度信息辅助捷联惯导的组合系统性能分析

主动雷达导引头 ( ARS)在飞行中段向地面开机 ,可利用多普勒效应得到沿导引头波束方向的速度测量值 ,具有辅助惯导的潜力。文中采用卡尔曼滤波算法 ,建立了导引头波束速度信息辅助惯导的模型。研究表明 ,利用该测速信息可辅助捷联惯性导航系统 ( SINS) ,构建主动雷达 /捷联惯导系统 ,在不增加导航设备的基础上 ,可提高纯惯导系统的精度。该系统能给出米级精度的速度信息 ,明显抑制了惯导位置误差的增长 。

伪卫星/惯性/里程仪组合高精度地面车导航技术

为提高地面车定位/定向精度,文中研究一种基于伪卫星/惯性/里程仪组合的导航技术。系统以平台式惯性导航系统作为主惯导、高精度里程仪用来测速、两个伪卫星地面基站测得的伪距差作为测量,仿真结果表明:东向定位误差可达到2m(1σ),北向定位误差可达到1m(1σ),方位误差达到20角秒。

基于等高线和Hausdorff距离的地形匹配方法

研究了一种基于等高线的三维地形匹配方法,分别从实时高程图和参考高程图中提取等高线,将三维地形匹配转化为等高线匹配。通过位置坐标集合的平移算子和旋转算子作用,并利用平均Hausdorff距离度量参考图中不同等高线段的元素集合和实时图等高线段的元素集合的相似度。仿真试验表明,这种匹配方法具有较强的抗噪声和抗形变能力。

GLONASS接收机频率合成器的设计与实现

根据ＧＬＯＮＡＳＳ系统的频率计划和ＧＬＯＮＡＳＳ接收机的特定结构，提出用变化钟频法实现ＧＬＯＮＡＳＳ接收机的前端．对相应的前端频率合成器部分提出了具体要求，并给出了基于集成频率锁相环的频率合成器的设计与实现．讨论了固有合成频率偏差的来源和消除办法．分析了频率合成器的性能指标．实验表明，该合成器稳定性好，精度高。

空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台方案研究(英文)

在研制空间飞行器导航系统的过程中,搭建导航仿真平台能够有效地节约成本并缩短研发周期。在模块化、通用化和标准化设计原则的指导下,利用多台计算机和相应的数据总线开发了空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台。在空间飞行器导航系统特性分析的基础上,提出了捷联惯性导航系统、GPS、脉冲星导航系统、磁强计和星敏感器组合导航方案,设计了仿真平台的结构,论述了仿真平台的硬件设计、软件开发和算法,并探讨了仿真平台的扩展性能。试验表明该仿真平台能够逼真地模拟空间飞行器导航系统,并为设计者提供有益的建议。

基于小波分析和密度估计的红移测速导航研究

基于光谱红移天文自主导航思路以及天文学领域求解红移值的方法,提出一种用小波分析和密度估计相结合的方法测飞行器红移值,进而求解速度的测速导航方法。首先采用小波变换滤除噪声并进行光谱归一化,然后采用整体阈值和局部阈值相结合的方法,提取特征谱线,用密度估计法求出红移值,最后结合天文测角信息,计算出飞行器相对于惯性坐标系的速度。采用实测的太阳光谱数据,进行了红移模拟与解算。实验证明该方法在高信噪比的情况下,计算速度快,求解结果精度高达96%,为基于光谱红移的天文导航提供一种新的速度计算方法。

重力梯度数据在导航系统中的应用

通过无迹滤波(UKF)技术将重力梯度数据应用于导航系统中,研究重力梯度辅助导航系统的可行性与优异性。首先分析了在重力梯度图数据获取的前提下如何进行重力梯度仪信号的模拟,给出了一个先插值再加入噪声最后进行滤波的操作方法。随后根据滤波算法的需要建立了重力梯度辅助惯性导航系统的数据融合模型,并对数据融合算法进行了简单分析。最后对重力梯度辅助导航系统进行了仿真分析,主要通过对比研究没有外部辅助的惯性导航系统和有重力梯度数据融合的导航系统性能,论证了重力梯度数据在导航系统中应用的可行性与优异性。

量子定位系统中符合计数与到达时间差的获取

基于MATLAB图形用户界面接口(GUI),采用软件设计方式,实现量子纠缠光信号的采集,以及对采集到的两路量子纠缠光信号的符合算法。通过对符合算法中不同的符合门宽、采集时间和延时增加步长3个重要参数的性能实验,优化和确定各参数的选值。通过对量子纠缠光符合计数与到达时间差(TDOA)的研究,完成地面数据获取与信息处理模块的设计与实现。设计并实现了时间差拟合的仿真平台。实验结果达到了期望的精度和效率的需求。

地形辅助导航系统中的数字地图误差模型辨识

地形辅助导航系统在引入量测时便引入了与数字地图有关的误差，含数字地图制作误差及地形随机线性化误差两类．本文在建立系统误差模型的基础上研究了两类误差产生的机理、影响误差的因素、样本获取的手段及误差模型辨识等问题，并采用扩维系统仿真的方法研究了误差的平稳特性、白度、模型参数等特性及其对系统精度的影响，获得了对数字地图误差模型的基本估计．

BD星基增强系统格网电离层延迟算法

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。

卫星导航技术的军事应用

卫星导航技术成为世界定位、导航、授时的基准,在军事领域中作用更为明显。它为单兵和武器平台精确定位提供有效手段,为战场态势同步认知提供前提条件,为武器弹药精确打击提供必要条件,为非战争军事行动顺利实施提供可靠保障。

三轴旋转式惯导平台框架控制耦合问题研究

在三轴旋转式惯导系统中,框架的控制性能对导航精度影响尤为重要,而耦合是影响惯性平台控制精度的原因之一。针对三轴旋转式惯导平台,对三框架的惯量耦合、动力学耦合进行了分析,并建立了相应的耦合模型,在此基础上得出了耦合给框架控制带来的影响,为三轴旋转式惯导平台的框架控制提供了理论基础。

最优平滑算法在车辆GPS/DR组合导航系统中的应用

文中应用R-T-S平滑算法通过事后处理导航参数来检测和评估GPS/DR组合导航系统的精度,利用GPS和DR提供的静态测试数据通过计算机进行了半物理仿真。结果表明R-T-S平滑算法能够有效地检验和评估GPS/DR组合导航系统的精度,是一种有效的事后处理方法。