美国海军5英寸弹的GPS/INS制导系统

增程制导弹(增程制导弹药)演示项目是美国德雷珀(Draper)实验室与美国海军水面作战中心达格伦(Dahlgren)分部(NSWCDD)的一个联合技术项目,而计划责任归属于美国海军海上系统司令部海军水面火力支援计划处。该项目以1996年11月开始的四次飞行试验而达到顶峰,这些试验证明了增程与改善精度方面均超过了常规的海军5英寸弹。本文描述了增程制导炮弹演示全球定位系统/微机械惯性测量装置(GPS/MMIMU)的设计、使用和关键的性能问题。全球定位系统/微机械惯性测量装置是美国海军的5英寸增程制导弹演示弹的制导系统。该制导系统将GPS的位置数据与微机械惯性传感器的量测组合形成导航方案,并利用导航数据与预先确定的瞄准点位置来产生制导指令。除GPS接收机与微机械惯性传感器组件(MMISA)外,系统还包括一个g加固的基准振荡器、制导与导航电子装置和电源转换电子装置,所有封装在一个长8.4英寸、直径为4.35英寸的8磅力的筒体内。

GPS/INS制导系统中自适应天线阵列的干扰研究

目前GPS/INS制导已成为精确制导武器的核心。根据组合制导系统中自适应天线的特点,通过对微带自适应天线阵列的抗干扰性分析,着重研究了对GPS/INS组合制导系统中自适应天线阵列的分布式干扰。通过实验结果得出:要提高干扰效果,需要增加分布式干扰机数目、增大干扰机的运动速度和集中投放干扰源。

基于VB-EKF的GPS/INS松组合导航定位算法

针对应用在无人机(Unmanned Aerial Vehicle,UAV)中的全球定位系统/惯性导航系统(GPS/INS)松组合导航非线性系统受到外界噪声干扰导致量测噪声在滤波时不断变化,从而造成滤波精度下降等问题,提出一种变分贝叶斯扩展卡尔曼滤波(VB-EKF)算法。该算法利用EKF(Extended Kalman Filter)将非线性系统中的状态函数和量测函数展开为线性方程,并将两个不同的导航系统数据进行融合,避免了单系统导航定位发散的问题。考虑到组合系统中量测噪声的时变特性,引入变分贝叶斯算法进行改进,有效解决了系统滤波精度下降问题。仿真结果表明,VB-EKF较EKF算法可有效提高滤波稳定性,进而提高系统导航定位精度。

INS/GPS/TERCOM组合制导系统中的信息融合方法研究

提出由坐标变换、误匹配检测和卡尔曼滤波三个单元构成的一种新型 INS/TER-COM系统优化结构 ,并对 INS/GPS/TERCOM组合系统自适应联邦滤波信息融合和分散式信息融合两种算法分别进行了研究 ,将这两种算法与传统的集中滤波算法进行了比较。结果表明 ,系统无故障情况下三种方法精度相同 ;而在有故障情况下自适应联邦融合法优于另两种方法。

GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法研究

随着微惯性导航系统技术的发展,越来越多的无人平台装备了GPS/INS组合导航终端并具备了一定的抗欺骗能力,但现有的卫星导航欺骗方法难以满足对欺骗目标任意方向的位置驱离需求。为解决这一问题,提出了一种GPS/INS组合导航终端的全向位置驱离算法,可用于对非法无人平台管控的场景。该方法以卫星欺骗信号的设计为突破口,首先分析了卫星导航欺骗对组合导航位置和状态参数的影响,接着将卫星导航欺骗对组合导航状态参数的影响量作为求取欺骗信号的约束条件,进而确定位置驱离所需卫星欺骗信号的欺骗量,接着利用确定的欺骗量建立全向位置驱离模型,最终利用建立的模型生成对应的欺骗信号实现对组合导航终端的全向位置驱离任务。试验验证了本文设计的算法能够实现对组合导航终端360°任意方向的位置驱离。

对巡航导弹GPS／INS组合制导系统的干扰研究

GPS／1NS组合制导系统是目前最先进的全天候、自主式制导技术，是巡航导弹采用的一项关键制导技术，有着广阔的应用前景。本文从GPS／INS组合制导的原理出发，分析了GPS／INS组合制导系统的强弱点，并从技术和战术两个层面探讨了对巡航导弹GPS／INS组合制导系统的干扰问题。

GPS与INS的组合定位技术研究

组合定位技术是一种新的导航技术,能够使多个导航系统实现信息的互补性和协同性。其中,GPS和惯导结合是一种较为理想的组合定位系统,而深度融合模式是目前GPS和惯导(INS)联合使用的最佳方式,因此,对深度融合模式的研究显得尤为重要。

绕地轨道飞船自适应GPS/SINS组合制导系统研究

提出了绕地轨道飞船的ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合制导的工程应用研究，根据工程的要求，给出了自适应估计的应用方法，具有运用的方便性和可算性，而不是只给出形式解。在进行迭代仿真时。

基于GPS/INS的制导型火箭弹系统概念设计

提出了一种基于 GPS/INS 的制导型火箭弹系统概念。制导型火箭弹采用弹载 GPS/INS 组合系统获取实际弹道数据,将其与基准弹道数据进行比较,根据偏差产生控制指令,采用鸭舵对火箭弹进行全程三通道控制,采用自由旋转尾翼实现鸭舵和尾翼之间的气动解耦。此外,对制导型火箭弹的结构布局、主要部件及其功能和大体工作过程进行了分析,指出了有待解决的关键技术。

INS／GPS组合系统在反舰导弹导航制导中的应用

为了提高反舰导弹的精确制导效率,提出了INS/GPS(惯性导航/卫星导航)相结合的导航方法,分析了INS与GPS相结合时的误差模型、整个系统的性能及滤波算法,并对INS/GPS组合导航的应用前景做了一般性的分析.

GPS的发展及GPS/INS组合制导系统

主要论述全球定位系统 (GPS)的发展现状及前景规划 ;GPS和惯性 (INS)

简易SINS/GPS制导航弹制导与控制系统仿真

基于小扰动理论,建立简易制导航弹的扰动方程,给出简易制导航弹控制系统的数学模型,进行简易制导航弹的气动计算,结合制导控制系统的设计对制导系统参数进行优化设计,并对制导控制系统进行计算机数字仿真、半实物仿真。仿真结果表明,控制方案可行,能达到预计的控制效果。

基于GPS/INS和线控转向的农业机械自动驾驶系统

研究旨在设计出一套农用车辆自动导航控制系统,让机器人代替农民进行田间作业,实现农用车辆自动驾驶,从而可以有效提高农业机械的作业精度、生产效率和使用安全性,并且为精细农业研究提供技术支持,改善农业生产的方法。该文通过GPS/INS（global positioning system/inertial navigation system）组合导航技术实时获得载体的导航信息（位置、速度、航向、姿态）,根据导航信息与预设轨迹参数计算出载体的目标前轮转向角,并以该目标前轮转向角与当前前轮转角的差值作为控制输入,实现对转向执行电机的精确控制,从而实现载体的路径跟踪控制。同时对整个系统的软硬件进行设计,并对系统控制策略进行仿真和试验验证。最终结果表明,本文所设计的组合导航系统定位精度高,其定位精度可达到0.1~0.5 m;路径跟踪系统误差小,当车速分别为0.5 m/s和1 m/s时,路径跟踪的最大横向误差分别为0.16 m和0.27 m;整个系统响应速度快,可达到0.1s。通过将GPS/INS组合导航技术与线控转向技术相结合,能够实现农用车辆的自动驾驶。

GPS/INS组合导航系统时间同步系统设计

为了说明高动态环境中时间同步对于组合导航系统的重要性,在Kalman滤波方程的基础上,推导了时间同步误差与Kalman滤波结果之间的定性关系。提出一种利用GPS接收机中1PPS(Pulse Per Second)信号作为同步标签的时间同步方法,将IMU中的数据加上精确的时间标签,从而达到时间同步的目的。全部时间同步功能由FPGA实现,利用Verilog HDL语言进行开发,整体硬件结构简单而且适用范围广。试验结果显示了这种时间同步设计可以明显减小滤波结果的估计误差,有效的提高了组合导航系统的定位精度。

一种基于GPS/INS的导弹制导控制系统

导弹要准确的击中目标,制导技术是关键的环节。目前GPS技术的发展和应用,推动了导弹采用GPS/INS组合制导技术的发展。本文设计了采用GPS/INS组合制导技术的导弹制导控制系统,对GPS/INS组合制导技术进行了研究,并对其中采用的卡尔曼滤波算法进行了详细的介绍。

基于模糊自适应卡尔曼滤波的INS/GPS组合导航系统算法研究

针对车载组合导航系统量测噪声统计特性随实际工作条件的不同而变化的特点,提出了一种基于模糊自适应卡尔曼滤波的车载INS/GPS组合导航算法。该方法通过监视理论残差与实际残差的比值是否在一附近,应用模糊推理系统不断的调整量测噪声协方差阵的加权,对卡尔曼滤波的量测噪声协方差阵进行递推在线修正,使其逐渐逼近真实噪声水平,从而使滤波器执行最优估计,提高导航系统的精度。对车载组合导航系统的仿真结果表明,这种算法对时变的量测噪声具有较强的自适应性,进而精度比常规卡尔曼滤波也大为提高,是一种可行的车载组合导航算法。

GPS/INS系统HPR与OPK角元素的剖析与转换

介绍了Heading Pitch Roll(HPR)和Omega Phi Kappa(OPK)两种角元素系统的定义,分析了HPR与OPK之间的区别,给出了相互转换的基本思路,并重点推导了利用GPS/INS系统获取的HPR角度和惯性测量单元(IMU)几何中心坐标计算影像外方位元素的数学公式和各种旋转矩阵的构成。实验结果表明,文中利用HPR角计算外方位元素的理论与方法正确、可行。

GPS/INS组合导航系统数据同步处理方法研究

论述了GPS/INS组合导航系统中的数据同步问题,提出了一种完全利用软件编程的数据实时同步的方法。实验结果表明,这种方法不需借助硬件电路,能较好地消除由GPS接收机和INS(惯性导航系统)之间数据不同步所引起的误差对组合系统导航精度的影响。

INS/GPS组合导航系统的数据同步技术研究

指出在组合导航系统进行有效的信息融合之前,对来自不同导航传感器的数据进行同步化处理是非常重要的前提。对INS (惯性导航系统)和GPS构成的组合系统中的数据同步技术进行研究,提出了一种以GPS接收机输出的1PPS(每秒一个脉冲)作为参考时标,软硬件相结合的实时数据同步方法。实验结果表明:该方法能保证数据在融合点上准确同步。

GPS/INS组合导航在制导火箭弹中的应用

为实时、精确获得火箭弹飞行过程中的状态参数,针对火箭弹的导航环境,研究了GPS/INS组合导航系统在制导火箭弹中的应用,建立了组合系统的动态方程及位置、速度组合误差模型,采用卡尔曼滤波器对该组合系统进行最优估计并进行了仿真分析。仿真结果表明,组合导航系统能为火箭弹制导提供高精度的位置姿态信息,进而为控制系统提供较精确的测量信息,从而大大提高了火箭弹的射击精度。考虑到导航系统成本较低、工作可靠,算法可以实时实现,因此研究结果具有一定的实际应用价值。