GPS/INS组合制导技术在现代战争中的应用及发展趋势

现代战争大量使用精确制导武器,广泛应用先进的GPS/INS组合制导技术。分析了GPS/INS组合制导技术的优势,结合其在军事领域的应用,展望了GPS/INS关键技术的发展趋势。

GPS/INS组合制导技术在现代战争中的应用及趋势研究

自20世纪90年代以来,美军在四次主要的局部战争中,依靠大量使用精确制导武器取得了良好的作战效果。在四次战争中美军使用的精确制导武器数量所占比例分别为:1991年海湾战争占7.6%;1999年科索沃战争占35%;2001年阿富汗战争占60%;2003年伊拉克战争占68.3%。由此可以看出,从海湾战争到伊拉克战争,精确制导武器的使用增加了近9倍,使“不接触作战”、“外科手术式”打击成为可能。正是一体化的GPS/INS(全球定位系统+惯性导航系统)组合制导技术进一步推动了精确制导武器向“百发百中”的方向发展。

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。

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。

21世纪初先进组合中制导GPS/INS关键技术概述与展望

对导航领域先进的组 合制导方式GPS/INS进行了概述,揭 示了其优越性并展望了GPS/INS的关 键技术。还针对未来可能发生的高技 术局部战争提出应立足自主导航系统 的观点,并给出几点增强其抗干扰能 力的措施。

国外GPS/INS复合制导技术的发展

在分别介绍国外惯性导航系统(INS)和全球定位系统(GPS)的基础上,着重叙述了在导弹和其他武器装备中广泛使用的GPS/INS复合制导技术的发展概况。

紧耦合GPS/INS组合特性及其关键技术

针对GPS/INS组合导航系统在军民各领域广泛应用的特点,鉴借国外对紧耦合GPS/INS组合模式的实验研究,分析常规紧耦合和深紧耦合GPS/INS组合模式的构成与工作原理,仿真研究紧耦合GPS/INS组合模式的特性,其具有高抗干扰能力、高伪距测量精度及高导航定位能力。面对深紧耦合GPS/INS组合导航突出的性能特点,探讨深紧耦合GPS/INS组合研究从仿真到工程化中的几个关键技术问题,目的以供相关人员在组合导航系统研制时参考。

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。

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。

基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航

给出了基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航的公式并进行了误差分析。用算例对该算法进行验证,结果表明:如果GPS周跳较少或不发生周跳,基于载波相位平滑伪距技术的GPS/INS组合导航的精度较伪距紧组合导航有较大的提高;反之,精度提高不显著。

H_∞滤波及其在GPS/INS容错组合制导中的应用

Kalman滤波需要给出系统精确的状态模型和噪声统计性能,而在实际应用中却难以满足,故利用Kalman滤波可能得不到系统最优估计,甚至发散。文中给出了在巡航导弹GPS/INS组合制导应用中对模型及噪声容错性能更强的H∞鲁棒滤波,仿真结果表明,即使对简化的组合制导模型和噪声,利用H∞滤波仍可得到良好的估计结果。

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。

信息融合技术在INS/GPS/TAN/SMN四组合系统中的应用

主要介绍了组合导航系统中多传感器信息融合技术的国内外发展状况 ,对 INS/ GPS/ TAN/SMN(惯性系统 /卫星导航系统 /地形辅助导航 /景象匹配导航 )组合系统中的多传感器信息融合的层次结构与融合方法 ,首次提出 INS/ GPS/ TAN/ SMN组合导航系统信息融合的层次结构 ,并提出了多源图像融合制导的思想与方法 .本文指出比较有应用前景的信息融合研究方法是基于模糊逻辑、小波分析、神经网络等人工智能的新方法 ,以及这些新方法与传统的随机类方法相结合的随机

改进Sage-Husa滤波及在GPS/INS容错组合制导中的应用

在Sage-Husa滤波基础上,提出了其改进的滤波算法,以解决它在容错性能差和高阶状态阵滤波发散等方面的问题。仿真结果表明,利用改进Sage-Husa滤波可有效提高GPS/INS组合制导的容错性能和精度。

GPS/INS/TRN组合导航系统信息融合技术研究

本文提出了一种基于信息融合技术的巡航导弹组合导航系统方案，并对系统组合方式、以及相关的信息融合技术进行了初步讨论。基于信息融合的组合导航方案可以充分地利用各种导航传感器的信息，有效地提高导航系统的精度。同时，系统的重构能力保证了系统的可靠性。

INS/GPS/CNS组合导航系统的自适应滤波技术研究

本文重点研究了状态与偏差解耦估计的自适应滤波算法在 INS/GPS/CNS组合导航系统中的应用问题。由于组合导航系统模型参数往往与实际的物理过程具有一定的偏差 ,因此采用常规的卡尔曼滤波算法常会发生滤波发散现象。本文提出一种自适应滤波算法 ,并应用于组合导航系统。仿真结果表明 ,自适应滤波可以有效地抑制滤波发散 ,增强系统方案对环境的适应性 。

模糊逻辑自适应卡尔曼滤波技术在GPS/INS组合导航系统中的仿真研究

提出利用模糊逻辑自适应控制器 (FLAC)调整扩展卡尔曼滤波器 (KALMAN)的方法 ,该方法应用于GPS/INS信息融合。FLAC通过监视残差是否为零均值白噪音 ,然后根据模糊规则调整滤波器的指数加权 ,从而使滤波器不断执行最优估计。通过仿真与常规扩展卡尔曼滤波器相比较 ,其性能优于常规扩展卡尔曼滤波器。

GPS/INS组合导航技术研究

随着GPS和INS技术的发展,组合导航系也逐渐成熟。采用卡尔曼滤波对GPS/INS组合导航系统进行仿真,并将仿真结果和INS仿真结果相比较得出,GPS/INS组合导航系统经过滤波的误差估计精度得到了显著提高,并比INS单一导航有明显优势。