星光方向向量辅助的惯性/光谱红移组合导航方法

惯性/光谱红移(INS/SRS)组合导航系统中,SRS需要至少三个不共线天体才能实现导航,存在抗干扰性弱的缺陷。针对这一问题,提出了一种星光方向向量辅助的INS/SRS组合导航方法。首先,将太阳系内天体星光方向向量引入到多普勒红移导航方程中,建立星光方向向量辅助的红移导航方程,降低导航系统所需的观测天体数量。其次,基于星光方向向量辅助的红移导航方程建立量测方程,并与INS误差方程组成组合导航系统。最后,对所提组合导航方法进行了仿真验证。仿真结果表明,相较于传统INS/SRS组合导航方法,所提组合导航方法减少了所需天体个数,在少于三个观测天体的情况下,仍能提供稳定可靠的导航数据。在一个观测天体下位置误差不大于1.5 km,在两个观测天体下位置误差不大于250 m,提高了INS/SRS组合导航系统的抗干扰能力。

基于地磁/光谱红移/太阳光信息的FAUKF自主定轨

针对地磁场模型精度低而引起的低轨卫星导航精度不高问题,提出了一种利用地磁、太阳光、光谱红移多源信息融合的低轨卫星自主导航方法。设计了基于地磁/光谱红移/太阳光信息的联邦自适应无迹卡尔曼滤波器(federal adaptive unscented Kalman filter,FAUKF)滤波自主定轨方案,提出了利用FAUKF滤波,选取太阳光矢量与地磁矢量的夹角的余弦值、地磁场强度、光谱红移信息为观测量,来估计卫星的速度和位置。仿真结果为位置精度465.38m,该算法的精度要高于单纯的地磁导航,滤波的收敛性和稳定性较好,导航误差不随时间累积,有工程应用价值。

渐消SPRT在SINS/CNS/SRS导航系统软故障诊断中的应用

为提高导航系统的可靠性,实时的故障诊断与隔离十分必要。序贯概率比检验(SPRT)对传感器中缓慢增长的软故障具有较高的灵敏度,但该方法却存在故障检测延迟甚至无法检测故障结束的缺陷,造成故障的漏警和误警。对SPRT在故障检测中存在的缺陷进行了分析并提出了一种渐消SPRT方法。渐消SPRT方法通过引入渐消因子,降低了历史信息对故障时刻统计量变化率与统计量的影响,进一步增强SPRT对故障的灵敏度,从而实现降低故障检测延迟并避免SPRT无法检测故障结束的问题。最后基于捷联惯导/天文/光谱红移(SINS/CNS/SRS)组合导航系统,进行了导航系统实施故障诊断仿真验证。仿真结果表明相比于SPRT,渐消SPRT能够检测到缓变故障的结束并将故障开始时刻的检测延迟降低了41%,极大地提高了SINS/CNS/SRS组合导航系统的实时估计精度与可靠性。在实时导航系统中,渐消SPRT能够起到良好的软故障检测与隔离作用,保证了系统的稳定性。