捷联惯导大失准角误差模型在快速传递对准中的应用

针对快速传递对准中主子惯导相对姿态存在大角度的情况,推导了捷联惯导大失准角误差模型。该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用欧拉运动方程准确描述其传播规律。鉴于该模型中的姿态观测方程是复杂的非线性函数,采用无需求导的UKF算法,并采用奇异值分解(SVD)解决方差阵的病态问题。仿真结果表明,该算法在小角度误差条件下滤波精度优于线性模型,并且适用于大角度误差条件。

基于Matlab/Simulink的捷联惯导系统仿真运动轨迹生成器

为了对捷联惯导系统的算法以及各种组合式导航滤波算法进行仿真测试,需要运动轨迹生成器产生数据源。设计了一种基于Matlab/Simulink的交互式的运动轨迹生成器,它具有图形界面,可以由人实时操纵载体的运动,产生任意的二维平面运动轨迹,并扩展出惯导系统需要的六自由度的陀螺和加速度信息。

GPS/INS组合系统空中对准方法研究

针对单天线的GPS与捷联惯性导航组合系统,提出了一种空中对准方案,不同于传统的传递对准方法,仅依靠GPS测量信息进行速度匹配,完成空中初始对准。该方案采用扩展卡尔曼滤波方法解决对准过程中的非线性问题。仿真结果表明该方案的对准精度(1σ)可以达到水平姿态误差0.07,°方位误差0.3°。

基于捷联惯导高保真误差模型的非线性滤波算法

针对捷联惯导系统在大姿态误差条件的对准问题,推导了高保真非线性误差模型。该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用与导航解算相同的姿态更新算法准确描述了姿态误差的传播规律。利用该模型设计了扩展卡尔曼滤波器,并以二位置对准为例,比较该模型与线性模型和大方位误差模型的滤波效果。仿真实验结果表明在小角度误差和大方位误差条件下,基于高保真模型的滤波器估计精度都优于其它两种模型,且在大水平姿态误差条件下滤波精度也很高。

低成本捷联惯导不对称动态误差的神经网络补偿

针对低成本捷联惯导系统(SINS)中陀螺动态误差的不对称性在角振动条件下造成姿态漂移的问题,设计了多层前向神经网络的补偿模型。在标定模型参数时,为降低对外部参考信号测量精度的要求,提出用姿态解算的最终误差作为网络优化目标的训练方法。由于最终的姿态误差不是网络的期望输出,无法采用有导师的训练方法,为此采用了微粒群优化算法。仿真实验结果表明:补偿后的陀螺动态误差的不对称度减小了一个数量级。

基于Simulink的捷联惯导系统圆锥误差的仿真研究

基于Simulink仿真环境建立了捷联惯导系统三轴转台的仿真模型,模拟转台的角振动产生圆锥运动。通过设置陀螺的动态误差系数,对陀螺的动态测量误差产生的圆锥误差进行了仿真研究。分析了陀螺的标度因数误差和交联耦合误差产生的两类圆锥误差:整流误差和伪圆锥误差。提出了根据圆锥误差估计并补偿陀螺的动态误差系数的方法。仿真结果表明经过补偿后,由圆锥误差引起的姿态漂移得到明显改善。

等效转动矢量在捷联惯导系统二位置对准中的应用

捷联惯导系统的初始对准精度受加速度计零偏和陀螺漂移的限制。为减小对准误差,引入等效转动矢量对二位置对准方法进行了研究。通过对捷联惯导系统的静基座误差方程作Lyapunov变换,得到转动过程中加速度计零偏和陀螺漂移误差的传播方程。当系统由第一位置转到第二位置时,利用等效转动矢量的方法得到方程的状态转移矩阵,并由第一位置对准的约束条件推导出加速度计零偏和陀螺漂移的解析解。当二位置对准采用绕方位轴转动时,分析解的稳定性得出最优转动角度是180°。

基于仿射投影的弹载图像几何失真校正方法

针对图像末制导系统中,由弹体姿态变化引起的图像几何失真,提出了一种新的弹载图像几何失真的校正方法,并首先根据仿射投影不改变目标平行结构的特性,提出了以仿射投影图像为目标进行校正的思想;然后根据弹载摄像机成像特点,推导出了目标透视投影和仿射投影与弹体俯仰角之间的函数关系;最后利用该函数关系,通过合理的坐标系设置,结合惯导和图像信息来求得目标的校正图像。仿真实验结果表明,该方法能有效地校正由弹体姿态引起的图像几何失真,不仅有利于目标的精确定位,而且对惯导误差不敏感,计算量也较小。

图像末制导系统中攻击目标点选取方法

反跑道图像末制导系统中,针对弹载图像中可能不存在完整跑道,而跑道内部比较均匀很难由灰度或结构特征锁定目标点的问题,提出一种攻击目标点的选取方法.结合惯导和图像信息,通过一个中间坐标系,估计前帧目标点在当前图像中的位置,过该像点作跑道中线的垂线,垂足定为系统当前的攻击目标点.仿真实验结果表明,该方法能在跑道图像中选取合适的攻击目标点、随着图像分辨率的提高目标越来越精确,并且对惯导误差不敏感,具有鲁棒性.

基于极线约束的图像目标识别可信度评价方法

在图像辅助的惯性末制导系统中,提出了一种基于极线约束的图像目标识别可信度评价方法.当惯导系统给出的摄像机姿态或图像中目标的像素点位置存在误差时,为了平衡极线约束方程需要引入一个冗余量(residual),该冗余量可由惯导系统给出的摄像机两位置的相对运动及相应图像中目标点的像素位置计算得到.当惯导系统的姿态误差小于0.3°时,冗余量可以用来评价图像目标识别的可信度.理论推导及仿真实验证明,冗余量作为图像目标识别可信度的评价指标,具有良好的特性.

一种微型机器人局域网(RAN)的设计

微型机器人系统中的各种模块之间需要进行分布实时的通信,传统的网络设计方法无法满足其严格的空间、成本等要求。基于控制器局域网(CAN)设计了一种机器人局域网(RAN),可以将各种模块封装成网络节点。通过对标识符进行合理分配,实现了系统中各个模块之间网络互联,各个模块不同等级的实时性要求也得到满足。

基于平稳小波变换的周跳探测方法研究

常用的周跳探测方法都是基于双频观测组合或差分组合进行周跳探测，对于单频非差相位观测数据，目前尚无很好的方法能够对小的周跳进行探测。针对这一问题，本文提出了一种基于平稳小波变换的周跳探测方法，该方法对观测值做平稳小波分解得到的细节系数进行三次分解，通过探测其细节系数定位周跳位置。使用COMPASS和GPS卫星不同采样实测相位观测数据进行探测试验，研究结果表明：1s采样的数据能有效检测0．5周以上周跳，15s采样数据能够对2周以上周跳进行探测。

基于DSP和FPGA的导航系统的信息融合研究

本文首先简单介绍某小型基于DSP和FPGA的导航计算机系统,然后根据其子系统输出的有效信息设计可行的信息融合算法;针对其子系统有效输出结果的时间不同步性,结合系统实际情况,设计一种中断机制的同步实现方法;最后进行仿真试验,验证本文的设计。

基于高速端口的双机通讯技术

为了寻求更经济、更简单和更方便的双机间通讯的方法,对基于当前个人计算机上5种常见外部接口的通讯方法进行了详细地分析和比较,得出基于高速串行总线接口、高速IEEE1394总线接口、板载千兆以太网络接口这3种接口的通讯方法能满足高速半实物仿真系统的需求。

制导武器半实物仿真的可视化系统设计

可视化系统是某制导武器半实物仿真系统的重要组成部分,对制导武器的研制与评估具有重要意义。针对半实物仿真实时产生数据的特点,分析了组成该系统的各功能模块,提出了利用多线程技术和基于TCP/IP网络的双机仿真结构来实现数据驱动的设计方法,这两种设计方法将解决半实物仿真实时性要求与数据可视化系统占用计算机资源之间的矛盾,节省系统资源。在Windows平台下以MFC和OpenGL实现了该制导武器的二维飞行参数变化曲线显示和的三维视景显示,其中详细介绍了两种数据驱动方式的实现方法,及三维视景显示的实现技术。该可视化系统具有图像逼真,信息准确,实时性好的特点,已成功应用于某制导武器的半实物仿真。

基于RBF网络的低成本惯组中陀螺仪的温度补偿

针对在低成本捷联惯性导航系统中动力调谐陀螺仪的输出信号随温度漂移严重的问题,使用径向基函数神经网络进行补偿。采用RBF神经网络建立温度补偿模型,以温度信号为网络的输入训练样本,以陀螺仪的温度漂移为网络的目标输出。神经网络的结构为输入层和输出层各有1个节点,中间隐层含有4个节点,隐层节点的聚类中心均匀分布在温度的变化范围之内。结果表明,该方法能有效将低成本惯组中动力调谐陀螺仪输出信号中的温漂误差减小一个数量级以上,从而提高惯组的导航精度。

基于神经网络的捷联惯导系统温度补偿

基于神经网络的捷联惯导系统温度补偿算法,以观测温度为输入变量,以数字滤波器输出信号为输出。采用BP算法训练网络。其对输出信号进行数字滤波,消除系统随机误差和采样电路噪声的影响。再与初始零位比较,得到只与温度变化有关的信号,以此作为网络学习的目标信号,得到陀螺随温度变化信号的估计值。实验结果表明,该算法不仅能获得较高的精度,还能提高系统实时性。

基于自发自收测距的GEO卫星精密定轨

对于基于伪距测量模式的GEO卫星定轨,需要星地时间同步和站间时间同步的支持,因此卫星钟差和接收机钟差的精度直接制约了GEO卫星的定轨精度。自发自收式测距的观测数据并不含有卫星钟差和接收机钟差信息,定轨解算中避免了钟差精度带来的影响,可以实现GEO卫星的精密定轨。此处采用GEO卫星的自发自收式测距数据进行精密定轨试验,分析和讨论了基于自发自收式测距的GEO卫星精密定轨策略,提出了卫星轨控后轨道快速恢复的定轨策略。试验结果表明:轨道的内符R方向精度为1.615 m,位置精度为11.642 m,定轨残差为0.279 m;轨道恢复1 h后的定轨位置精度优于60 m,恢复6 h后的定轨位置精度优于15 m,定轨残差在0.15 m左右。

导航卫星的短弧运动学定轨

导航卫星在姿轨控和轨道恢复期间,由于观测数据有限,传统的统计定轨理论难以实现导航卫星精密定轨。本文尝试采用一种不依赖轨道动力学的、新的运动学定轨方法来处理短弧和复杂动力学过程中的定轨,提出了基于多项式拟合的短弧运动学定轨算法,并提出2种不同的实现方案。该算法充分利用了高采样率的测轨数据,减少了结果的噪声,其优点在于不需要长时间累积测轨数据,可以实现近实时快速计算,克服了动力学法定轨发散和单点定位无法获得卫星速度信息等不足。对COMPASS M-01导航卫星实测数据的处理表明,10min左右短弧运动学定轨的位置精度可以优于10m,速度精度优于4cm/s,满足了短弧跟踪条件下RDSS对卫星轨道精度的要求,实现了短弧跟踪条件下卫星精密定轨,但从轨道预报精度来看,该方法仅仅适用于短期预报。

基于两步Kalman滤波的GNSS分布式自主定轨方法

本文提出一种基于两步Kalman滤波的GNSS分布式自主导航定轨方法。首先,给出分布式自主定轨数据流程,建立并分析GNSS导航星座星间链路双向伪距测量模型。其次,采用单点定位法计算待估卫星位置及其协方差,以此作为伪观测量,采用两步Kalman滤波法处理卫星计算轨道参数改正数,并进行时间更新。另外,针对自主定轨存在的秩亏问题,利用卫星预报星历中轨道定向参数控制星座整体旋转,给出卫星真实轨道的最佳估值。仿真结果验证了该方法的有效可行性。