基于电子海图的船舶绕避台风系统设计与实现

发挥电子海图显示平台优势,引入基于台风预报误差遭遇概率算法,设计了基于电子海图的船舶绕避台风系统,将台风基本数据信息和船舶航行基本信息,如船舶位置、航线以及台风的位置、行进路线等直观地显示在电子海图上,并运用台风预报误差遭遇概率算法,可快速、准确地制定出船舶绕避台风方案。利用此系统可有效、直观显示船舶和台风的相对动态关系,从而制定船舶绕避台风的航速和航线规划,保证船舶在恶劣的台风天气中的航行安全。

舰船捷联惯导传递对准仿真验证系统设计

为解决船用捷联惯导系统传递对准仿真中载体机动方式与实际差别较大的问题,提出了基于舰船空间运动的传递对准精度考核的仿真验证系统,提高载体机动方式仿真逼真度。仿真验证系统通过舰船空间运动建模,提供接近真实运动环境的空间运动参数;通过设计空间变换算法,实现了空间运动参数与主惯导惯性器件模拟输入的转化;通过杆臂及挠曲变形计算,实现了子惯导惯性器件模拟输入的转化;文中给出了各模块的算法及解算流程。"速度+姿态"传递对准算法仿真验证结果为10 s内水平失准角精度优于0.02;方位失准角精度优于0.05。仿真验证试验结果表明了该方案的可行性和实用性,该方案为其他领域的传递对准方案分析及验证提供了有效的参考依据。

UPF+KF在双轴旋转光学SINS非线性初始对准中的应用

以双轴旋转式SINS初始对准方法为研究对象,建立了双轴旋转式光学SINS大方位失准角误差模型,设计了双轴旋转式SINS大方位失准角初始对准的UPF初始对准算法;根据实际工程应用需要,结合UPF算法和卡尔曼滤波(KF)算法,设计了UPF+KF组合滤波算法,将其应用到了双轴旋转式光学SINS大方位失准角初始对准中。仿真及试验结果表明,提出的UPF+KF组合滤波算法有效降低了UPF算法的耗时,在双轴旋转式光学SINS大方位失准角初始对准中,水平姿态角收敛时间约为11min,方位角收敛时间约为20 min,而且对准误差大大缩小,水平姿态角误差小于3.6〞,方位误差小于2ˊ,证明本文提出的UPF+KF组合滤波算法是有效的、可行的。

单轴旋转捷联式惯导系统惯性器件误差指标确定方法研究

针对惯性元件误差调制后无法定量分析惯导系统误差的问题,提出了一种根据船用单轴旋转捷联式惯导系统定位精度指标确定惯性元件精度要求的设计方法.该方法针对单轴单向旋转和单轴往复旋转2种捷联惯导系统,以传统捷联惯导系统误差传播方程为基础,建立了导航定位误差与常值漂移误差、标度因数误差和安装误差的对应关系式.文中给出了具体的算法推导过程及简化分析依据.设计实例和计算机仿真的对比分析证明了该设计方法的正确性和可行性.该设计方法为其他方式的单轴旋转惯导捷联惯导系统设计提供了有效的参考依据.

LORAN—C无线电导航系统的发展方向

介绍了目前美国和西欧国家无线电导航发展的情况,重点分析这些国家在发展GPS应用技术的同时大规模更新Loran系统的新动向,明确提出Loran系统是GPS系统的最好补充与增强.而扩展频谱技术是Loran系统升级换代的重要技术方向。在此基础上,提出发展我国自主无线电导航系统的建议。

基于航迹-航深信息的声学测速基阵校准技术研究

针对声学多普勒测速仪安装过程中存在的基阵坐标系与载体坐标系之间的不重合问题,以实际工程应用为背景,提出了综合采用测速仪的速度推算航迹及其波束域斜距信息的三维安装偏角精确校准方法。利用航偏角校准精度受纵、横摇偏角影响小的特点,采用载体上的高精度全球定位系统(Global Positioning System,GPS)、姿态装置推算航迹建立航偏角观测方程,实现航偏角校准。在此基础上,利用波束域斜距与纵、横摇偏角之间的几何方程,精确解算纵、横摇偏角。仿真分析了校准算法性能,并通过外场试验数据验证了校准算法的有效性。结果均表明该方法能够实现基阵三维安装偏角的精确校准,有效提高了导航精度,具有较好的工程应用价值。

海底地形匹配技术研究

本文设计了一种适于水下应用的海底地形匹配系统。介绍了该系统的原理并给出了匹配算法。该算法采用多模估计技术获取最佳估计位置。

水下惯性/重力匹配自主导航综述

水下自主导航是实现我国海洋战略的关键技术,水下惯性/重力匹配导航技术因其高精度、长航时和隐蔽性等特点,已成为水下自主导航的重要手段。文中论述了水下惯性/重力匹配导航技术的重要性;详细介绍了惯性/重力匹配导航的关键技术点及发展现状,包括旋转调制惯性导航系统、重力图构建、重力实时测量、重力补偿、重力匹配和综合校正;指出了该领域的研究重点和方向,并针对水下高速航行器导航关键技术提出了解决思路。文中的研究可为水下高精度自主导航研究提供参考。

舰船平台上一种改进的传递对准方案设计与仿真

为了提高舰船惯性导航系统在动基座下的传递对准的精度和快速性,针对舰船平台的应用特点,采用卡尔曼滤波器对主、子惯导的"速度加角速率"参数的误差量进行滤波估计并进行了算法设计。运用卡尔曼滤波器的平滑算法改善传递对准的精度。针对卡尔曼滤波器平滑算法会降低对准速度的缺点,在只损失一小部分精度的前提下,创新性的采用卡尔曼滤波器的降阶算法提高了对准速度。通过Matlab软件对卡尔曼滤波器算法、卡尔曼滤波器平滑算法和卡尔曼滤波器平滑加降阶算法的速度误差和姿态误差分别进行了仿真。仿真结果表明,"速度加角速率"匹配传递对准改进算法具有稳健的对准精度和快速性,有一定工程应用参考价值。

阻尼网络作为干扰项的指北方位惯导统一控制方程

为更加简捷高效地实现惯导计算机的程序编排,提出了一种新的指北方位惯导系统统一控制方程。通过改变系统控制方块图的结构,将无阻尼惯导系统和阻尼网络人为分离,阻尼网络的输出可视为系统的干扰项。系统控制方程始终采用无阻尼条件下的表达式,惯导系统控制方程和阻尼网络可以实现模块化设计,使控制方程的实现形式和推导过程大为简化。无阻尼、水平阻尼和全阻尼状态的控制方程,只需三个参数即可实现统一表达。给出了惯导计算机的运算流程,并分别对五种状态下的指北方位惯导系统做了仿真实验。仿真结果表明:新的统一控制方程与传统的一体化设计方案等效。

双轴旋转惯导系统的转位方案优化技术研究

针对旋转惯导系统导航性能受陀螺漂移调制特性影响的问题,以双轴旋转惯导系统为对象,推导了双轴依次旋转方式的漂移调制特性;通过傅里叶级数变换,提取了调制后陀螺漂移的关键分量;通过惯导误差方程求解和分析不同转、停时间条件下的定位误差特性,确定了优化的双轴转位方案。计算机比对仿真表明:优化的转位方案能有效提高双轴旋转捷联惯导的导航定位性能。

基于改进联邦Kalman滤波的组合校准方法研究

联邦滤波器广泛应用于多传感器信息融合领域,联邦滤波中的信息分配原则影响滤波精度。针对联邦Kalman滤波器进行改进,采用基于估计协方差阵奇异值动态确定信息分配系数。对子滤波器进行重置时,采用新的重置方法,保证了子滤波器误差协方差阵的对称性,确保Kalman滤波器的一致收敛稳定性。新的联邦滤波算法允许每个状态分量拥有不同的动态信息分配因子,从而改进了联邦滤波信息融合的精度。设计了SINS/GPS/电子罗盘组合导航系统,仿真结果说明,与传统联邦滤波算法相比,改进的联邦滤波器估计精度得到了提高,可以更好地对SINS误差进行校准,提高系统的精度。

惯导系统误差自补偿技术发展综述

提高精度与降低成本是惯性技术发展永恒的主题,误差自补偿技术是符合该主题的重要研究方向之一。惯导系统可通过其特有的旋转机构及其周期性运动,实现惯性仪表误差的自动补偿,从而达到提高系统精度和降低系统成本的目的。论文在综合分析国内外大量相关资料的基础上,重点对国外惯导误差自补偿技术的起源、发展和应用情况进行了研究分析,同时对国内数家单位的研究工作也进行了总结,供该领域研究工作者参考。

GPS的发展及在精确制导武器中的应用

文章阐述了GPS的最新发展动态,着重分析了GPS在精确制导武器上的应用形式和效果,并对GPS制导方法与其它制导方法进行了比较,指出了GPS制导技术存在的局限性及其未来发展趋势。

GPS姿态测量分析系统设计

研究导航系统定位优化问题,GPS载波相对定位进行载体姿态测量会受到信号传播误差、天线布局、姿态信息解算方法等因素的干扰,从而导致测姿精度下降。为了有效分析各种干扰因素对测姿系统影响程度,采用GPS载波相位双差定位和直接求解姿态矩阵算法,设计了GPS姿态测量分析系统,开发出能综合分析GPS测姿系统性能的分析软件,并通过实例进行了仿真。仿真结果表明,系统能完成GPS测姿系统定位性能优化的有效性。

潜艇操纵模拟器综述

潜艇操纵模拟器用于潜艇操纵的模拟训练,在潜艇艇员的日常训练中具有重要地位。介绍了潜艇操纵模拟器的功能和组成,阐述了潜艇操纵模拟器的国内外发展概况,指出了潜艇操纵模拟器未来的发展方向是嵌入式、分布式和虚拟化,能够更加逼真、准确地完成各种状态下的操纵仿真训练,并以最大限度的代替实际装备作为最终目标。

基于扰动观测器与H_∞优化的MUAV抗干扰控制方法研究

针对一类常规布局的小型无人飞行器(MUAV)定点飞行任务中存在的模型精度低受扰因素多的问题,提出了基于扰动观测器控制(DOBC)与H∞优化的MUAV抗干扰控制方法,有效地实现了在谐波和阵风扰动情况下对MUAV的稳定控制。文中首先建立了在阵风扰动情况下MUAV的动力学模型,在此基础上通过将DOBC与H∞控制方法相结合,使得MUAV闭环系统在没有干扰信号时渐近稳定,在有扰动信号时满足H∞控制性能指标要求。仿真结果表明,本文提出的控制算法能有效抑制MUAV多源扰动的影响,且可获得良好的动态跟踪性能。

重力图形匹配技术在水下导航中的应用

以国外有关文献为依据,对重力图形匹配技术的基本原理和关键技术进行了分析,介绍了重力图形匹配技术应用于水下导航的研究现状,探讨了未来的发展方向,为国内相关领域的研究人员提供参考。

基于自适应频率估计的舰船瞬时线运动测量方法

针对传统舰船瞬时线运动信息测量过程中,IIR数字高通滤波器的输出会存在相位超前,从而使输出信号相对于实际信号存在时间上超前的问题。分析了超前相位对瞬时线运动信息测量的影响,提出了一种基于自适应频率估计的舰船瞬时线运动测量方法。针对IIR数字高通滤波器超前相位的大小随输入信号频率变化的问题,引入了WFLC频率估计算法来实时估计输入信号的频率,提出了自适应延时校正算法来校正由数字高通滤波器带来的输出信息在时间上的超前量。仿真结果表明:提出的改进舰船捷联瞬时线运动测量方法能够很好地解决传统信息测量方法中输出信息在时间上存在超前的问题,实现了实时舰船瞬时线运动信息精确测量,测量精度由0.13 m提高到了0.02 m。

地形信息熵/INS组合导航技术研究

应用信息熵的原理,利用不受外界干扰的地形信息作为导航系统的辅助信息,设计了一种地形信息熵最小方差匹配算法,它采用KALMAN滤波来实时修正惯性导航系统的误差。仿真试验结果表明,基于地形信息熵的辅助导航是一种自主式辅助导航模式,具有定位精度高的优点,可有效抑制惯导系统的误差,具有实际应用前景。