惯性导航系统重力扰动矢量补偿技术

在较高精度惯性导航系统中,重力扰动矢量的影响不可忽略。建立了考虑重力扰动矢量的惯导误差方程,对采用高精度惯性元件(陀螺仪零偏稳定性为0.001 deg/h,加速度计零偏稳定性为0.01 mg)的惯导进行误差仿真,对比分析无重力扰动矢量补偿(垂线偏差为5"～10",重力扰动矢量垂向分量为25～50 mGal)与有重力扰动矢量补偿(垂线偏差和重力扰动矢量垂向分量补偿精度分别为1.6"、2 mGal)两种条件下的惯导定位和姿态误差。仿真结果表明:经重力扰动矢量补偿后,24 h内惯导定位和航向误差分别减小2 nm和1′。

基于FPGA和USB接口的多通道导航信号采集系统设计

针对无线电导航系统中多通道信号处理需求,设计了一种基于FPGA和USB接口的低成本、快速、和高可靠性的多通道数据采集系统;详细介绍了系统结构以及FPGA控制SRAM芯片实现数据缓存的关键技术,运用FPGA内部的硬件调试工具(SignalTapⅡ)验证了系统数据传输的可靠性能;系统可靠传输速度可达20Mbytes/s,可广泛用于多路、高速信号采集场合,已投入到实际应用。

嵌入式导航系统网络通信设计实现

介绍了嵌入式计算机的特点和一个嵌人式导航计算机系统；重点论述了该导航嵌人式计算机中导航信息高速网络通信协议的设计实现；对该系统的嵌入式结构和硬件特点,利用基于DOS下的socket库；在嵌入式导航计算机硬件环境下,运用TCP／IP协议,设计了导航信息帧格式,并用C／C++编程,实现了DOS平台下网卡稳定、可靠、高速导航信息传输通信。

高精度惯性导航系统的重力场影响模式分析

从惯性导航力学编排方程出发,通过将重力垂线偏差引入惯性导航方程,改善传统方程中简单利用正常重力进行解算的缺陷,仿真分析不同速度下正常重力模型,EGM96模型和实测重力数据对惯性系统导航结果的影响。结果表明,垂线偏差的影响远远大于单纯重力异常的影响,且载体运动速度越慢,采用EGM96模型和实测重力数据比采用正常重力模型对惯导系统的改善越明显,而采用EGM96模型和实测重力得到的导航结果差别较小;如果只单纯考虑重力异常的影响,采用正常重力,EGM96模型解算的导航结果与采用实测重力异常的结果差别不明显,误差主要表现在基于时间的累积效果上。

降阶扩展卡尔曼滤波在INS/GPS导航系统中的应用

INS/GPS组合可以实现长期稳定、高精度的导航系统,从而替代单一高精度高成本的INS.组合中等精度的INS和MS860系统,应用降阶EKF方法,开发实现“真航向测量系统”(TNDS)的高精度航姿测量。TNDS以PC/104架构的嵌入式计算机采集处理来自INS和MS860的信息;重点推导了TNDS降阶误差模型,并在其中采用降阶的EKF滤波,TNDS系统最后进行了海上试验。试验数据表明:采用降阶EKF滤波后,INS的位置误差σ由100 m减小到40 m;系统航向的误差由原来的0.105°减小到0.034°;纵横摇的误差也相应地减小。整个海上试验验证了TNDS的性能和降阶EKF滤波算法的有效性。

重力异常对平台式惯性导航系统误差的影响分析

建立了重力异常导致平台式惯性导航系统误差的模型,导出了重力异常东向和北向分量对各个惯导误差量的传递函数,并运用Matlab工具进行了误差仿真,提出了在平台式惯导力学编排中修正重力异常的方案。

Galileo与GPS卫星导航系统的性能比较研究

讨论了伽利略全球导航定位系统最新状况,比较了体系结构和信号结构、频率调制、定位精度等的差异及优越性。指出伽利略优于GPS的干扰性、兼容性和互用性,对促进和完善全球卫星导航系统具有重要的意义。

现阶段北斗卫星导航系统可用性分析

我国自主研发的北斗卫星导航系统目前已发射9颗卫星,其中投入使用的3颗GEO和3颗IGSO在亚太地区组成了一个"3+3"的星座。研究系统可用性,对北斗卫星导航系统后期建设和改进具有重要意义。通过STK和mathematica对该星座的DOP值和可见星数进行了仿真分析。仿真结果表明,现阶段"3GEO+3IGSO"星座在服务区域内可见性和定位精度较好,具有良好的可用性。

“一带一路”区域北斗卫星导航系统定位性能分析

为掌握北斗系统在"一带一路"区域定位性能,利用STK软件分别仿真北斗区域和北斗全球星座。通过建立地面观测站和观测区域,对"一带一路"区域可见性和几何精度因子进行了系统分析。结果表明,北斗区域系统无法全面满足"一带一路"战略需要,而北斗全球系统将为战略的实施提供有力的支撑。

基于VxWorks的综合导航系统数据记录仪软件设计

以PC/104为硬件平台,基于VxWorks嵌入式实时多任务操作系统,结合面向模式的软件体系结构的思想,提出了一种综合导航系统数据记录仪软件设计实现方案,并详细论述各分步程序结构设计。通过测试验证了系统设计的正确性和有效性。

船用捷联式惯性导航仿真系统设计

针对船用捷联式惯性导航系统长时间工作后,精度明显下降,不能满足导航需求的问题,设计了一种模块化的船用捷联式惯性导航仿真系统;并进行了仿真研究。将船用捷联惯导设计为四个模块,分别为轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块、导航解算模块和误差分析模块。利用建立的模型,仿真分析捷联式惯性导航系统姿态角、速度和位置误差的主要特性,研究天向速度的发散对东向和北向速度误差的影响,探究初始对准误差对导航精度的影响。结果表明,仿真系统可以很好地模拟舰船捷联式惯性导航系统的初始对准和导航过程;天向速度的发散和初始对准的精度都会直接影响导航精度。因此,在舰船长时间航行时,必须提高初始对准精度且引入阻尼系统,以减小船用捷联式惯性导航系统的导航误差。

GPS/磁罗经导航系统应用研究

以HMR3000磁罗经和BeeL ine GPS组成组合导航系统,对系统功能和其中的关键难题进行了研究。推导了HMR3000误差模型,根据误差模型与BeeL ine GPS系统进行最优组合;针对此系统及组合算法,进行了一系列的试验测试。试验数据表明,组合导航系统在天线基线长度大于5m时,航向误差小于0.05°,其精度优于单独的BeeL ine和HMR3000;并解决了该组合系统航向连续性等难题。

Cult3D虚拟现实在导航装备在线监测系统中的应用研究

介绍了Cult3D建立虚拟导航装备动态模型的过程。详述了在线监测系统LabVIEW开发环境下使用ActiveX技术嵌入动态模型的实现流程。说明了其属性结点和调用结点的含义和使用规则。提供了系统Cult3D虚拟装备的B/S网络发布模型及实现方法。分析了动态模型嵌入对系统性能的影响。实践表明,该系统动态模型运行流畅,利于监测和维修。

降阶扩展卡尔曼滤波算法在船用INS/GPS组合导航系统中的应用(英文)

TNNS(真航向导航系统)由MS860接收机、INS及处理数据的PC/104架构的嵌入式工控机构成。针对TNNS推导了INS(惯性导航系统)的误差模型,提出了适合于TNNS的降阶扩展卡尔曼滤波算法组合GPS和INS。系统在东海作了三次海试,软件及滤波算法平台由C/C++编制。海上试验表明,组合滤波后,INS的位置误差由100m降低到40m以下;进行最优化滤波后的航向误差σ由原来的0.105°减小为0.034°,纵横摇的误差也大幅减小。整个海试结果表明,在TNNS中组合GPS/INS采用的降阶扩展卡尔曼滤波算法,大幅提高了系统精度和可靠性。

基于改进新息序列的组合导航系统缓变故障检测方法

针对传统的残差χ2检测法未充分考虑缓变故障渐进变化的特点,而导致对缓变故障检测失效的问题,提出了一种改进的新息序列故障检测方法。该算法在传统新息序列检测法的基础上,通过模糊隶属函数构造检验统计量函数,并利用加权平均算法将落在有故障和无故障概率密度曲线交迭区域的检验统计量纳入故障信息检验中,以增加判断缓变故障的信息,从而更早地检测到缓变故障,而又不会增加虚警。仿真实验结果表明,将该方法应用到联邦滤波组合导航系统中,能够有效提高农业机械组合导航系统对缓变故障的容错能力。

舰船综合导航系统信息检测与故障诊断方法研究

舰船综合导航系统具有信息丰富、冗余度大,但信息利用率较低、故障检测诊断机制不完善等特点。采用信息融合等现代技术对系统的信息可靠性、检测与诊断等相关问题进行研究,为维修及决策提供有效依据。

容错组合导航系统信息补偿研究

介绍了联邦滤波容错组合导航系统的基本工作原理,指出隔离无效子系统会造成隔离时刻主滤波器信息融合时系统状态信息的损失,并提出了两种信息补偿方法:状态递推器补偿法和信息重分补偿法。基于INS/GPS/DVS/APS组合导航系统的Monte-Carlo数字仿真结果表明:两种信息补偿方法均可对隔离无效子系统所损失的信息进行有效补偿,改善滤波效果。

舰船综合导航系统课程综合设计教学方法研究

工程专业中新开设了一门综合性的实践课。文中依据舰船综合导航系统课程培养方案的要求,提出具体化的教学目标和教学资源建设方案,设计了较为详细的课程实施计划,进一步地发挥了学生的主观能动性,引导学生进行严密的逻辑思考,能够起到良好的教学效果。对于舰船综合导航系统课程的规划与建设,具有重要的指导意义。

基于一类SVM的综合导航系统信息故障检测方法

为了提高舰艇综合导航系统的可靠性,并考虑到系统准确建模和大量故障数据获取的困难性,提出了一种基于一类支持向量机的信息故障检测方法。该方法主要包括两个过程:第一个过程是根据实测数据,并利用一类支持向量机的分类原理和主元分析法对导航信息进行离线建模;第二个过程是结合主元分析法将该模型应用到实时的信息故障检测中。该方法不依赖于系统模型而且只需要正常的小样本数据对模型进行训练,具有简便易于实现的优点。仿真试验表明,该方法对导航系统的硬故障和软故障都具有较好的检测能力和较短的检测延迟时间,而且该方法对径向基核函数参数的变化具有较低的敏感性,避免了复杂的调参过程。

多航向传感器信息融合与容错联邦卡尔曼滤波器在舰艇综合导航系统中的应用

不同的航向确定方法呈现不同的误差特性,通过多航向传感器的信息融合能够获得更稳定、准确的航向测量。本文提出了一种包含多个航向传感器数据融合和故障容错联邦卡尔曼滤波器的组合导航方法。该方法能够实现多个航向传感器的数据融合,同时还能实现传感器的在线故障检测和实时容错。首先基于输出误差协方差的权值法对航向测量进行最优融合,然后基于状态卡方和残差卡方设计了一个容错联邦卡尔曼滤波器,该滤波器能够检测并隔离故障的航向传感器。实测数据试验表明,该方法能够达到预期的舰艇组合导航系统的故障容错性能。