一种基于移动辅助节点的单兵导航系统协同初始化算法

惯性导航系统凭借其自主性强、隐蔽性好、可靠性高的优势,在单兵作战、反恐救援中发挥越来越重要的作用。针对单兵惯性导航系统精度较低,在长期工作后精度下降严重,需要重新初始化的问题,以单兵与无人平台的协同作业为背景,提出了一种基于移动式辅助节点的单兵导航系统协同快速初始化方法。该方法以目标节点的角增量、位移增量信息与测距信息作为输入,采用粒子滤波技术对单兵导航系统的位置和航向进行协同估计。试验表明,该算法最少仅需1个辅助节点即可实现较好的单兵惯导系统位置和航向初始化。

基于自包含传感器的单兵导航系统设计

针对无卫星信号环境中单兵人员导航定位需求,设计了一种基于自包含传感器的单兵导航系统,重点研究了惯性传感器和压力传感器组合的零速区间检测算法,并通过对单兵导航系统背景磁场误差进行补偿来计算航向角,实现了速度观测量和航向观测量的准确提取。在此基础上,采用Kalman滤波器对系统状态误差进行估计,并对惯性导航解算结果中的累积误差进行修正。最后,在实际路线上开展了单兵导航系统定位实验,实验结果表明,行人在矩形路线终点位置处的位置误差为0.42m,占行走总路程的0.33%,从而证明了零速修正和航向修正能有效提高单兵导航系统的定位精度。

单兵导航多传感器信息融合自适应滤波算法

基于足绑式INS的单兵导航系统,通过将惯性导航系统、人体运动学约束、磁强计等多传感器信息进行融合得到准确的单兵导航信息。对于匀速步行时的单兵导航,可采用普通Kalman滤波算法进行多传感器信息融合,但不能满足跑步等激烈运动模式下单兵导航需求。提出衰减记忆新息自适应Kalman滤波算法,可满足多步态模式下的单兵导航多源信息融合的需求,实验结果验证了算法的有效性。

安卓GNSS与足部MEMS融合的单兵导航系统

为建立轻巧便携、功能集成的单兵导航系统,基于单兵导航系统的功能架构进行探讨。对安卓智能终端与足部微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)融合建立单兵导航系统进行适用性和可行性分析,研究安卓全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)数据获取和高精度定位加工使用,将安卓GNSS与足部MEMS融合,同时5G通信赋能。研究结果表明:该架构能实现单兵室内外高精度定位的方法,为单兵导航系统建设提供参考。

单兵自主导航技术发展综述

在卫星受限情况下的单兵自主导航技术是近年来研究的热点。首先介绍了单兵自主导航技术的发展概况,然后重点分析了基于MIMU的单兵惯性导航技术的主要原理和方法,之后针对纯惯性导航存在的问题,介绍了地磁、场景、视觉等常用的单兵辅助导航方法,并阐述了单兵协同导航技术。最后,简要介绍了单兵自主导航技术的未来发展趋势。

基于步进式运动模型的单兵协同导航算法设计

基于足部微惯性测量单元(MIMU)和超宽带测距的协同导航技术是一种解决卫星信号受限环境下单兵自主导航难题的有效途径。根据零速修正辅助的惯性解算特点,建立了一种单兵协同导航模型,协同导航状态为各单兵的位置和航向,系统输入为足部MIMU提供的每步位移和航向增量。将算法与相关文献中提出的两种算法进行了对比分析,该算法的优点是无需对足部惯导模块做任何改动和进行反馈修正,易于工程实现且不损失精度。通过三人协同导航试验分析了算法的性能,数据分析表明协同导航在不同条件下可以不同程度地改善系统的定位性能。

复杂环境下单兵作战导航技术研究

单兵导航技术在单兵作战、抢险救灾、反恐防暴等场景中应用广泛。目前卫星导航在室外空旷的环境下能够为单兵提供精确的导航定位,但是面对室内、地下、洞穴等复杂环境时,非自主式的卫星导航系统易受环境影响,导航定位精度无法满足作战需求。文章通过惯性传感器获取单兵运动过程中的原始数据,结合多传感器数据融合算法和人体动力学理论,实现一种自主式、全天候、适用于多种复杂环境下的单兵导航技术。此外,通过室外和室内环境测试数据及计算结果,充分验证了文章算法的有效性。

单兵自主导航技术研究

针对美国Micro PNT计划中的单兵导航技术开展了理论分析、样机研制及试验工作,设计了单兵导航技术的基本原理、系统组成和基本算法,分析了室内作业的定位和指挥需求,分析了影响系统实现和定位精度的关键因素,研制了原理样机并开展了导航试验,结果表明:采用微机电惯导系统+零速修正的方案来实现单兵导航的方案是可行的;以目前微机电惯性仪表的性能水平,有望实现100米/小时的定位精度;随着微型惯性仪表性能的提高,有望在5-10年内实现定位精度10米/天的单兵自主导航系统。

单兵定位导航系统数据融合方法研究

研究单兵定位导航系统的GPS导航信息与航位推算信息的数据融合方法,采用卡尔曼滤波技术设计了联合卡尔曼滤波器,给出联合滤波算法并仿真.该滤波器具有较高的系统容错性能,数据计算量小,但局部估计精度为常规水平.

2022年外军定位导航与授时领域发展综述

以美国为首的世界军事大国仍以提升对抗环境下的弹性定位导航授时能力作为发展目标。在系统和技术发展方面,持续推进导航卫星的升级换代和卫星导航新技术的验证,发展卫星导航拒止环境下的其他可替代PNT技术,并探索研究装备技术。在装备部署和运用方面,基于多导航源融合应用进入装备试装和能力验证。

基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法研究

针对单兵作战系统易受室外GPS(Global Positioning System)信号遮挡失锁难以定位与INS自主定位容易发散的问题,提出一种基于单兵之间相互测距信息的EKF(Extended Kalman Filter)班组协同定位算法.利用角速度均方根阈值判别法进行单兵零速修正,UWB(Ultra Wideband)进行相互测距的同时传输协作单元位置估计和协方差信息,通过构造距离量测方程在零速区间协同定位.实测试验对比单兵INS定位算法与基于相互测距信息的EKF班组协同定位算法,试验结果表明:基于UWB/INS的单兵班组协同定位算法明显优于单兵INS算法自主定位,其位置误差减小了一个数量级,有效抑制了单兵INS定位误差累积.该算法可以在我军反恐作战、抢险救灾等极端环境下单兵班组协同定位中使用.

发展单兵星敏导航装备的必要性及技术特点

星光导航不受电磁干扰、能提供绝对姿态信息,具有重大战略意义。目前的星敏主要是为空天基导航而发展的,将其应用于单兵导航是否必要、需克服哪些技术难点、能达到怎样的效果等,都是值得探索的问题。为此,首先论述了发展单兵星敏导航装备的必要性,包括:不受电磁干扰破坏,是其他单兵导航装备失效时的保底装备;定向精度高,能弥补单兵卫星导航装备无法定向的缺陷;已突破部分气象因素限制,具备了全天时导航条件等。然后探讨了单兵星敏导航与空天基星敏导航、卫星导航、天文大地测量等比较所具有的不同技术特点。提出了发展单兵星敏导航装备需解决的关键技术问题,包括:气象因素影响的消减、时间基准和电源的长期维持、系统探测性能与系统小型化的平衡等。研究结果可为发展单兵星敏导航技术、设计研制单兵星敏导航系统提供参考。

单兵自主导航 智能穿戴的军事应用(2)

单兵自主导航国内发展现状近年,我国也将基于微惯性测量单元的单兵导航系统纳入重点研究项目。我国自主开发的微型惯性器件的精度不断提高以及北斗卫星导航技术的逐渐成熟,为我国发展基于MIMU的单兵导航系统铺平了道路。中国研制的“龙族战士”单兵作战系统经过我国科研人员10多年的不断研究已经问世,其性能可与美国的“陆地勇士”单兵作战系统相媲美。

应急通信保障指挥调度系统的设计与应用

由于各类突发公共事件及自然灾害时有发生,如何运用科技手段,解决应用通信保障中的指挥调度问题,成为我国政府以及各界研究的重点课题之一。本文根据作者及所在团队多年业界实践经验,提出了应急通信保障指挥调度系统的设计思路,并对系统所涉及的关键问题进行了分析阐述,最后对系统的应用情况进行了介绍。