天文/惯性组合系统中重力扰动补偿方法

针对重力扰动引起惯性水平基准姿态测量误差进而导致天文/惯性组合导航系统定位精度下降的问题,提出天文/惯性组合系统中的重力扰动补偿方法。首先,基于导航误差模型分析了影响天文/惯性组合导航系统定位精度的主要因素。其次,推导了重力扰动、惯性水平基准姿态测量误差与天文导航定位误差之间的传播机理。然后,研究了重力扰动建模与修正方法,并将重力扰动补偿方法应用于惯性水平基准的导航解算回路中,实现重力扰动的有效补偿。跑车试验结果表明,所提重力扰动补偿方法可以将天文/惯性组合导航系统中定位误差的振荡幅值由1.6 n mile降低至0.5 n mile。

以深拖作业为例对比超短基线定位与惯性组合导航定位

本文介绍了TeledyneBenthosTTV-301深拖系统、SonardyneRange2超短基线定位系统、PHINS6000惯性组合导航系统的构成和海上作业模式,以深拖系统为载体,拖体上搭载超短基线定位系统和惯性组合导航系统,在南海某海域3870m深海区执行近海底高精度探测,对同一载体同一时间获取的定位数据进行对比分析,阐述两种定位方式的技术特点及区别,为深海调查作业中定位技术的选择与应用提供参考。

惯性/星光组合导航系统在临近空间高超声速飞行器上的应用研究

临近空间是指距地面20~100 km范围内的空域。随着各国对提高军队通信、反应和作战能力的需求与日俱增,发展临近空间高超声速飞行器技术的重要性愈发明显。综述了国外临近空间高超声速飞行器的情况。结合飞行器的特点,提出了其对导航系统的要求。详细梳理了惯性导航、星光导航两类导航系统的发展现状与趋势。结合应用背景、两类导航系统自身特点,系统全面分析了惯性/星光组合导航系统在工程应用中的关键技术。

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点,对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的高性能要求。

基于相位控制的惯性与卫星超紧组合导航系统信号解调方法

卫星导航极易受到复杂环境下的干扰信号影响,捷联惯性导航系统(SINS)与卫星导航系统(GNSS)超紧组合导航技术可提高卫星接收机在信号干扰环境下的工作性能。在对比分析紧组合与超紧组合实现方案及北斗B1信号调制方式的基础上,提出基于相位控制的SINS与GNSS超紧组合环路信号解调方法,进一步分析SINS与GNSS超紧组合环路信号跟踪特性。对卫星信号受干扰环境及动态条件下的相位控制超紧组合与频率控制超紧组合方法的导航性能进行试验对比分析,结果表明相位控制超紧组合方法具有更稳定的定位性能,并可提高约7 dB的抗干扰能力。

一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统(GPS)环境下微机械捷联惯性导航系统(MEMSSINS)/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性:当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5. 0 m和0. 5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。

基于DSP的惯性组合导航系统精度改进算法研究

提出了一种新的提高 DSP惯性组合导航系统计算精度的方法——三量分解法 (TSA) ,并且使用这种方法改进了惯性组合导航程序 .综合测试和跑车试验结果表明 ,TSA能有效提高基于 DSP的组合导航系统的解算精度 ,消除了计算误差 ,达到了导航计算机系统小型化、低成本、高性能的目标 .

惯性/景象匹配组合导航系统的误差校正研究

惯性/景象匹配组合导航系统(INS/SMNS)的组合方式,实际上是一种不等间距、非实时性的有限点校正。为了提高景象匹配和惯导系统的组合精度,进一步达到子像素级的水平,完成景象匹配对惯导系统累积误差的校正,提出了多点连续校正的方法。分析了进行校正的具体前提条件,推导了不同数目匹配点时,对应的简化惯性导航系统输出误差校正方程。根据简化的误差方程和惯性导航系统的输出值,求解出位置误差和速度误差。比较了单点、两点、三点、四点以及五点校正的结果。仿真结果表明:当匹配点个数越多,求解出的位置误差、速度误差精度越高。从而得出景象匹配误差校正精度主要取决于两个因素即匹配点的个数和校正的实时性的结论。

速率方位惯性平台/GPS/计程仪组合导航系统仿真研究

根据科学发展和高精度导航的要求,提出了一个由GPS 接收机、速率方位惯性平台和重力敏感器构成的精确重力测量组合导航系统,给出了该组合系统在速率方位地平坐标系下的误差方程和Kalman 滤波方法以及计算机仿真结果。数字仿真表明:由中等精度的陀螺仪和加速度计以及GPS 组成的组合导航系统平台水平误差角小,定位精度高,能够满足重力测量和导航要求。

球载捷联惯性/GPS组合导航系统及动态对准技术

为了实现系留气球载雷达系统天线的空域稳定,球载航姿系统是不可缺少的重要设备。文中阐述了用捷联惯性/全球定位系统组合导航系统实现球载航姿系统的设计技术,针对系留气球平台系统在空中漂浮不定的特点,提出了在动态条件下,小型系留气球载捷联惯性/GPS组合导航系统的对准技术。

用分布式导航滤波器的GPS-捷联惯性组合导航系统

本文研究一种用分布式卡尔曼滤波器的GPS-捷联惯性组合导航系统。给出了组合方案,推导出组合系统动态方程,研究和设计了分布式卡尔曼滤波器。在给定的飞行轨迹和初始条件下,应用GPS仿真器对采用最优卡尔曼滤波器和分布式卡尔曼滤波器的组合系统进行了仿真。结果表明,组合系统采用分布式卡尔曼滤波器能够有效地减小计算工作量,便于用分布式微处理机实现,且能保证导航精度。

惯性组合导航系统接口子系统的设计与实现

介绍了某型无人机捷联惯性/卫星组合导航系统接口子系统的设计与实现的思路,给出了接口子系统的原理实现框图。对数据通信过程中使用的通信协议做出了详细介绍,同时,举例讲解了如何将需要传输的物理量转化为所需要的通信数据的方法。本文着重介绍了ARINC429通信接口板的软件设计思路和程序编码的过程,在此基础上完成了接口子系统的软件设计,进行了大量的数据传输测试,测试结果表明系统的设计是成功的。

惯性导航系统INS与GPS系统的组合应用

由于传统的惯性导航系统设备是分离式的 ,且精度又较低 ,加上高价位的惯性系统的传感器是阻碍它被广泛应用于与GPS进行组合导航的主要原因。但近年来出现的低价位、高精度的传感器 ,使得惯性导航系统集合化、小型化成为现实。这也就使得惯性导航系统与全球卫星导航系统的组合导航系统成为可能 ,从而为解决民用GPS或GLONASS全球卫星导航系统存在的问题提供了另一个有效的途径。

采用静电陀螺监控器／惯性导航系统的水下组合导航系统研究

本文推导了静电陀螺监控器（ＥＳＧＭ）系统的运动方程和机械编排，并进行了模拟仿真，给出了仿真误差曲线。同时，还建立了以半解析式惯性导航系统误差为状态变量的系统状态方程，采用卡尔曼滤波技术，对ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合系统进行仿真。结果表明，组合系统可以大大延长惯导的重调周期，提高潜水下航行的保密性，ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合使用是保证潜艇长时间水下航行的有效方法。

惯性组合导航系统性能评估方法研究进展

性能评估方法能够解决试验法无法评估定性指标,以及试验难以开展时无法评估性能的问题,已成为支撑各类军民装备现代化的重要技术手段.然而,性能评估方法的指标体系,无量纲化方法及权重方法均存在不足,难以满足精确性的要求.对于指标具有模糊性和不可公度性,且包含多个指标,指标间具有多层次关系的系统而言,例如,惯性组合导航系统,性能评估方法精确性尤为重要.本文梳理了惯性组合导航系统性能评估方法研究进展.首先,介绍了惯性组合导航系统性能评估方法概述,包括性能评估方法概念分析,惯性组合导航系统特殊性讨论及惯性组合导航系统与性能评估方法关系分析.其次,分析了惯性组合导航系统指标体系,无量纲化方法,组合权重方法及评估方法等内容.最后,阐述惯性组合导航系统性能评估方法存在的问题及未来研究方向.

一种新的惯性/GPS组合导航系统随机干扰处理方法

研究动力学系统波动算法的简化和改进方法 .用该方法对陀螺漂移、加速度计误差等随机干扰进行非统计描述 ,巧妙地运用卡尔曼滤波滤除组合导航系统的波动型干扰 ,简化原算法 ,使计算量比原算法减少 .通过对惯性 /GPS组合导航系统中的波动法和卡尔曼滤波的比较及计算机仿真研究表明 ,新的改进波动算法与原算法几乎一样有效 。

弹道导弹GPS/惯性组合导航系统的研究

论述了GPS和惯导的综合模式以及组合导航的误差模型,并利用卡尔曼滤波对GPS和惯导信息进行建模及仿真结果,说明GPS/惯导组合系统不但可以提高制导精度,还可以估计制导误差。

惯性组合导航系统的一种分布式实时调度算法

惯性组合导航系统是多处理机多任务的舰用分布式实时系统。本文在此环境下改进了一种分布式实时操作系统的调度算法，给出了改进前后调度算法的结果比较。本文还设计并研制了此调度模型的性能分析系统ＰＤＡＡ（ＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＤｅａｄｌｉｎｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍＡｎａｌｙｓｉｓ），并给出了一个应用实例。

机载惯性/卫星组合导航系统

惯性／卫星组合导航系统的优势旱已众所周知，许多国家和团体愈来愈重视这方面的研究应用工作。我所于１９９０年起，利用自己研制的惯导系统和美国的ＴＡＮＳ－ⅡＧＰＳ接收机，开始了组合导航系统的研制工作。经过几年的研究、探索，组合系统已经受了一系列的实验室试验、车载试验和飞行试验，取得了良好的结果。本文主要报告组合导航系统在设计、研制过程中遇到的所（需）解决的一些关键技术问题及其试验结果。

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。