DVL辅助的无人水下航行器回溯式无纬度运动对准方法

针对无人水下航行器需要精确的姿态信息而位置信息无法获得或无需提供的应用场景,提出一种多普勒测速仪(DVL)速度辅助的无纬度回溯运动对准方法。在粗对准阶段,通过对惯性系视速度矢量拟合粗略估计惯性导航系统(INS)的姿态矩阵和纬度信息,并完成惯性传感器数据的抽取和存储;在精对准阶段,重复利用粗对准阶段的存储数据完成INS/DVL卡尔曼滤波精对准。采用数据压缩存储和正向回溯导航技术,减小了存储空间和计算量,等效缩短了对准时间。船载实验表明,算法可在初始纬度未知条件下10min完成行进间对准,航向精度达0.085°,与纬度已知的传统对准方法精度相当。

车辆运动学约束辅助的惯性导航算法

为提高车载捷联惯导系统的自主导航精度,增强载车机动性能,采用了车辆运动学约束条件辅助的组合导航算法。利用车辆正常行驶过程中横向和法向速度为零的约束条件,在考虑惯导系统安装偏差角的基础上,推导了卡尔曼滤波算法模型。采用此方案进行了80 km的车载导航试验,水平定位精度为16.6m(CEP),高度定位精度为14.9 m(PE)。该方法可以作为里程计失效情况下的备份导航方案,也可以用在零速修正方式中延长停车间隔时间。

速度约束辅助车载捷联惯导系统零速校正算法

捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)动态误差源众多,常规零速校正(zero-velocity update,ZUPT)方法难以取得理想效果。利用车辆正常行驶过程中横向和法向速度为零的约束条件,在考虑惯导系统与载车安装偏差角的基础上,推导了速度约束辅助的ZUPT算法模型。利用光纤SINS进行了2h的车载导航试验,间隔10min停车,零速校正得到的水平和高程定位精度均优于10m。所提算法可以正确估计安装偏差角、惯性器件误差和初始方位误差,工程实用性强。

捷联惯导系统快速最小二乘精对准方法

传统最小二乘精对准方法采用水平速度误差作为量测值,对方位失准角和陀螺漂移的估计时间较长,且收敛速度受递推计算初值影响。改进方法直接采用单位时间的水平比力作为量测值,同时忽略失准角误差中的高次项,将三次曲线转化为线性模型进行估计。在简化模型的基础上,推导了计算量很小的无初值最小二乘递推算法,进一步加快了对准收敛速度。静基座条件下的仿真和实验验证结果表明,改进方法估计的失准角误差和北向陀螺漂移均可在120 s内收敛,在不影响对准精度的前提下缩短了对准和测漂时间。

VC环境下虚拟仪器界面的制作

采用LabVIEW控件可制作基于VC++ 6.0环境的虚拟仪器界面。LabVIEW控件以ActiveX技术提供,安装后能自动注册。也可通过安装其封装文件OCX注册。常用的LabVIEW控件有:Boolean开关控件、Numeric数字控件、Graph图表控件等。

改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载SINS/Odometer速度量测和位置量测组合导航算法的潜在缺陷,提出了改进量测算法。在分析里程计输出误差模型的基础上,将里程计标度因数误差和惯导系统安装偏差均列入状态变量,并将1s内惯导位置增量和航位推算位置增量之差作为量测值进行组合导航。车载试验使用精度为0.02°/h的激光陀螺捷联惯导系统,采用该算法后行驶54 km,定位精度可达行驶里程的0.08%。离线分析进一步证实,改进算法可以快速估计出各项传感器误差、安装偏差和初始对准误差,从而保证系统的定位和定向精度。

光纤陀螺信号处理的实用方法

根据光纤陀螺信号漂移的数学模型 ,分别采用了基于傅立叶分析的IIR滤波器和基于小波变换的阈值滤波器进行消噪处理 ,通过试验结果分析 ,肯定了小波阈值滤波方法的优越性。

基于参数辨识的最优双位置对准方法(英文)

传统参数辨识双位置对准方法绕方位轴转动90°构成第二位置,不是最优方案。改进方法绕方位轴转动180°构成最优双位置,并采用递推最小二乘进行参数辨识,计算量小,适合实时解算。采用光纤捷联惯导实测数据进行半物理仿真试验表明,改进方法 10 min的方位对准精度优于1',水平对准精度可提高一个数据量级,并且收敛速度得到明显改善。

INS/Doppler组合导航中安装偏角的在线估计

INS和Doppler在载机上安装时存在安装偏角,会对组合导航精度产生影响。为此,提出了一种新的INS/Doppler组合导航算法,将标度因数和安装偏角作为状态变量进行估计。在分析Doppler输出误差模型的基础上,详细推导了组合导航算法模型,并进行了仿真。仿真结果表明,在载机正常飞行并适当机动的情况下,该组合导航算法能够准确对标度因数和安装偏角进行估计,标度因数的估计精度为0.4‰,安装偏角的估计精度为0.1′～0.3′,从而提高了导航精度。

利用MSComm控件与单片机通讯实现I/O控制

PC机与外设的I/O通讯通常用并行I/O卡实现,成本较高。而通过RS232串行口与2051单片机通讯实现I/O控制,能使成本显著降低,且容易扩展。PC机端程序在VC++6.0下用MSComm控件实现,单片机端程序在Keil51下用C语言编写,数据传输以16进制进行。

中低精度捷联惯导在动中通系统中的应用研究

中低精度捷联惯导系统陀螺常值漂移大,在动中通系统中使用时无法完成自主对准。在建立惯导系统和天线控制系统坐标转换模型的基础上,采用天线自主跟踪状态下输出的角度值反解车体航向,在不增加外部设备的条件下实现了中低精度捷联惯导系统初始对准。仿真实验和车载实验结果表明,该方法正确有效。

利用ST16C554D实现DSP多路串行通讯

给出了DSP多路串行通信系统的构成及相关程序代码。

极区飞行格网惯性导航算法原理

为克服极区飞行时地理经线收敛引起传统机载惯性导航系统力学编排方案无法定位定向的问题,提出了格网坐标系下的惯导力学编排方案。该方案可以直接获得格网航向而无需任何外界参考信息,地心地固坐标系下的位置坐标替代传统经纬度坐标可直接用于飞机定位。推导的格网导航坐标系下的导航误差方程可方便用于组合导航算法设计。仿真分析表明格网导航算法误差特性同常规导航方案的误差特性一致,可以满足极区飞行时飞机的导航需要。

芯片级原子钟辅助的惯性/卫星组合导航系统欺骗检测方法

商业化芯片级原子钟产品的出现,使其在惯性/卫星组合导航系统中的应用成为可能。针对卫星导航欺骗信号检测,提出利用芯片级原子钟高精度时间保持能力,从时间维度进行欺骗检测的方法。首先,介绍了芯片级原子钟的基本特点和时间保持能力,然后通过分析欺骗干扰对接收机时间的影响,针对先压制后欺骗的典型模式,基于真实信号和欺骗信号下的钟差预测误差分布,构造了芯片级原子钟辅助的欺骗检测模型。实测数据表明,芯片级原子钟的钟差预测精度高出接收机内部时钟精度一个数量级以上。通过检测概率分析,证明了芯片级原子钟在卫星欺骗检测上的优异性能。

基于格网框架的极区SINS/GPS组合导航算法研究

从理论上完善极区格网惯性力学编排方案,并对SINS/GPS组合导航系统工作在中低纬度与极区的环境下进行仿真,为基于格网框架的极区惯性组合导航提供理论支撑。仿真结果表明:SINS/GPS组合导航系统能够较好的克服SINS和GPS各自的缺点,明显的提高工作性能,通过仿真结果比较,可以得到基于格网框架的极区SINS/GPS组合导航方案的导航精度同中低纬度地区组合导航方案一致,验证了极区SINS/GPS组合导航方案的有效性。

基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统

针对民航机精密进近着陆过程容易受地场环境、电磁干扰等空间噪声和接收机噪声的影响,对波束误差信号进行滤波相位滞后的问题,提出基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统(ALS)。该系统将仪表着陆系统(ILS)及无线电高度表(RA)和惯性导航系统(INS)输出的位置之差作为量测,运用卡尔曼滤波器进行估计,将组合导航系统的输出航迹角及纵向轨迹角替代波束偏差,分别送入横纵向控制回路。仿真结果表明,INS/ILS/RA组合位置解算方位角偏差精度优于0.3°,下滑角偏差精度优于0.2°。该系统可显著改善波束误差控制信号的动态品质,降低噪声影响,提高ILS自动进场着陆控制回路的稳定性和闭环性能。

双口RAM在组合导航系统中的应用

介绍了双口RAM器件CY7C028的内部结构及工作原理,详细讨论了CY7C028在INS/GPS组合导航系统中的具体应用,给出了CY7C028与TMS320F240和TMS320VC33之间的接口电路,并对CY7C028的分区处理进行了独特的软件设计,提高了实时性。

基于Rodrigues参数和量测非线性的SINS/GPS动基座对准

对GPS辅助下,捷联惯导系统动基座对准问题进行了研究。利用姿态阵分解,将动态对准问题转换为一个常值姿态的估计,采用Rodrigues参数进行姿态描述,建立了系统方程线性,量测方程具有二阶非线性的对准模型,进而推导了基于二阶非线性量测完整泰勒级数展开的滤波算法。同时,对Rodrigues参数描述姿态时的奇异点问题进行了详细地讨论,设计了能自动判别并规避奇异点的滤波对准方案。以车辆典型机动轨迹为对象进行了蒙特卡洛仿真,结果表明,所设计算法能够在5 s内实现奇异点的判别及处理,且当GPS速度误差为0.1 m/s,位置误差为3 m,更新率为1 s时,惯性级捷联惯导系统在120 s时间内,可以达到水平姿态误差角均方根小于10″,方位误差角均方根小于4′的对准精度。

极区机载SINS/CNS组合导航算法研究

针对极区“两高两低三复杂”特殊地理环境下,单独使用惯性导航系统无法满足载机全球长航时自主飞行导航精度要求的问题,提出基于格网框架的极区捷联惯性导航系统(SINS)/天文导航系统(CNS)组合导航方案,并对SINS/CNS组合导航系统在中低纬度与极区环境下的飞行进行仿真分析。仿真结果表明:中低纬度地区SINS/CNS组合方案同极区SINS/CNS组合方案导航精度基本一致;而且SINS/CNS组合导航在精度和性能等方面明显优于单独子系统,组合导航系统不仅有效抑制了陀螺漂移引起的误差,并且及时修正了系统输出的各项导航参数。

利用ST16C554D实现的DSP多串口通信系统

ST16C554D是EXAR公司生产的通用异步通信芯片,在通信系统的实时性要求较高时,可用来实现系统的多路串口高速通信,从而增强系统的通信接口控制能力。在此介绍了ST16C554D的性能及相关寄存器,并给出了ST16C554D在TMS320F240多串口通信系统中的硬件应用电路以及TMS320F240初始化ST16C554D的软件编程。