全球卫星导航系统自主导航完好性隔离算法

全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,为了保持星座系统的稳定,保证系统的完好性,需要对故障卫星进行及时可靠的隔离。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性隔离算法,分析全球卫星导航系统故障判别方式,设计了基于星间链路的故障隔离流程,提出了基于星间测距误差和判别的故障检测及隔离算法。仿真结果表明,基于星间链路的GNSS自主完好性隔离算法,可以有效隔离故障卫星,保持星座自主导航精度,并且算法实现复杂度较小,易于工程实现。     

广播星历参数星上自主拟合算法

导航星座自主导航要求卫星能自主生成导航电文,针对星载计算机的处理能力有限,引入基于遗忘因子的递推最小二乘估计算法实现快速拟合广播星历。针对导航卫星轨道偏心率近似为0,在数据拟合过程中会导致法矩阵(HTH)奇异的问题,提出基于无奇异变换的广播星历参数拟合算法,引入无奇异轨道根数代替经典开普勒根数,迭代拟合得到改进广播星历参数,再将结果归一化到基于开普勒根数的广播星历参数。利用仿真算例验证了广播星历星上自主拟合算法的合理性。     

北斗卫星导航系统多进制LDPC编码性能评估

考虑到卫星导航系统传输距离远、落地信号功率低，导航接收机在复杂遮挡环境下可能受到干扰不能正常解调电文，导航电文设计中一般采用纠错编码获取编码增益来提升恶劣环境下的解调性能。随着技术水平的提高，各大系统在现代化升级过程中越来越多地采用性能更优的纠错编码，北斗全球系统现代化信号导航电文将采用多进制LDPC编码。在研究多进制LDPC编译码原理基础上，首次对北斗采用的64进制LDPC进行了软件仿真和硬件实现，对北斗卫星导航系统多进制LDPC编译码性能和实现复杂度进行了仿真分析和试验平台测试，结果表明，多进制LDPC编码方案具有较高的编码增益，相对二进制LDPC有0.4~0.8 dB的优势，对于恶劣环境下的解调性能具有较大改善，该研究可为北斗现代化信号接收终端研发提供参考。     

EKF在SINS/GNSS深组合导航中的应用

为了在卫星较少条件下也能提供连续稳定、精度高的导航,建立了一种基于扩展卡尔曼滤波器(extended Kalman filter,EKF)的捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)/全球导航卫星系统(global navigation satellite system,GNSS)深组合导航系统,并对该系统所采用的导航结构、状态估计算法等进行研究设计。最后,在战术级条件下,分别对单独的SINS,SINS/GNSS松组合导航系统和SINS/GNSS深组合导航系统进行仿真验证,并对导航结果进行对比分析。从仿真结果可以看出,深组合导航系统位置误差约为0.3 m,速度误差约为0.01 m/s,姿态误差约为0.005°。对比分析可知深组合导航精度更高,且不受卫星个数条件影响,具有很高的实用价值。     

伪卫星辅助的车辆组合导航算法

研究了采用伪卫星辅助的车辆组合导航系统,以及SINS/里程仪/伪卫星车辆组合导航方案、误差方程、联邦滤波算法,并进行了算法仿真.仿真结果表明,伪卫星加入车辆组合导航系统后导航误差可以得到明显改善.伪卫星是一种完全自主的导航定位系统,伪卫星辅助导航不会影响车辆的快速性和机动性,提出的采用伪卫星辅助的SINS/里程仪车辆组合导航系统是一种可行的战区内车辆精确导航定位方案.     

基于Simulink的组合导航信息融合仿真平台的构建

目前进行组合导航方面各种算法的研究主要还是利用仿真进行验证,而对这一方面进行仿真的基础性平台却未曾真正建立.基于Simulink用于仿真的独特优势,利用Simulink工具,采用信息融合中普遍采用的联合滤波结构构造了INS/GPS/GLONASS/双星导航融合仿真平台,详细论述了平台的构建过程以及基于这一平台进行仿真研究存在的优势,并通过卡尔曼滤波算法进行了组合导航系统的仿真实现,绘出了仿真结果误差图形.仿真结果证明系统模型正确、平台设计合理,可以作为进行组合导航系统研究的仿真平台.     

INS/GPS/CNS组合导航系统仿真

在分析INS、GPS、CNS导航系统特点的基础上,建立了组合导航系统的误差模型,提出了一种基于联邦滤波器的INS/GPS/CNS的组合导航算法,采用平台失准角、INS与GPS的位置之差和速度之差作为观测量,对算法进行了仿真研究。仿真结果表明:通过校正惯导平台、消除导航参数误差,可以大大提高系统的导航精度。     

导航星座损伤模式优化分析

基于攻防对抗下的导航星座损伤模式优化分析,建立了导航星座的区域PDOP可用性优化模型,解决了不规则构型卫星星座出现较多损伤卫星时无法有效求解的问题。针对全球定位系统(GPS)和北斗卫星导航系统(BDS)进行了优化仿真和对比分析。结果表明,导航星座的轨道平面数越多,其应对出现导航星座损伤的能力越强。建立的优化模型对导航星座构型设计和应对攻防对抗中星座出现损伤具有一定参考价值。     

STK北斗二代卫星导航系统在亚太地区DOP值仿真分析

通过仿真已发射的16颗北斗导航卫星建立GEO+IGSO+MEO的卫星星座,利用STK覆盖功能分析北斗卫星导航系统在亚太地区的DOP值。仿真分析结果表明:北斗卫星导航系统在亚太地区有很好的可用性,能为用户提供高精度的导航定位服务。所做工作为北斗卫星导航系统的建设与应用提供了一定的参考意义。     

基于星间链路GNSS自主完好性加权算法

全球卫星导航系统在自主导航工作模式下,传统的地面支持完好性系统无法满足用户的完好性要求。因此提出一种基于星间链路的全球卫星导航系统(GNSS)自主完好性加权算法,通过改进稳健估计理论中的M-估计对星间链路测距加权的计算方法,降低故障卫星星间测距值的影响,以保持星座自主时间同步和精密定轨处理的连续、稳定与精度。仿真结果表明,在一颗及两颗故障卫星情况下,基于星间链路的GNSS自主完好性加权算法,可以有效地消除故障卫星对自主导航精密定轨的影响,星座具有与无故障时相当的自主定轨精度。     

An eikonal equation based path planning method using polygon decomposition and curve evolution

Path planning is a key technique of autonomous navigation for robots, and the velocity field is an important part. Constructing velocity field in a complex workspace is still challenging. In this paper, an inner normal guided segmentation algorithm in a complex polygon is proposed to decompose the complex workspace in this paper. The artificial potential field model based on probability theory is then used to calculate the potential field of the decomposed workspace, and the velocity field is obtained by utilizing the potential field of this workspace. Path optimization is implemented by curve evolution, during which the internal force generated in the smoothing process of the initial path by a mean filter and the external force is obtained from the gradient of the workspace potential field. The parameter selection principle is deduced by analyzing the influence of several parameters on the path length and smoothness. Simulation results show that the designed polygon decomposition algorithm can effectively segment complex workspace and that the path optimization algorithm can shorten and smoothen paths.     

基于雷达数字孪生的水上多目标跟踪方法研究

雷达的采样数据经过多目标跟踪处理后可为无人艇提供障碍状态,以保障无人艇的安全.对雷达数字孪生的水上多目标跟踪方法进行了研究.首先,以雷达采样的真实数据为研究对象,建立雷达观测数据多目标跟踪算法全流程处理策略,提出了雷达和惯性导航/全球定位组合导航的采样数据的时钟二次同步对准算法;然后,建立了雷达数据的起始航迹、暂时航迹...     

组合导航系统的神经元信息融合模型

提出了一种基于神经元状态融合的组合导航系统信息融合模型 ,给出了神经元融合权重在线自适应学习算法。将该模型应用于车载SINS/GPS组合导航系统 ,通过仿真计算和实验室静态组合导航实验 ,验证了该信息融合模型及融合权重在线自适应学习算法在实际应用中的有效性和可行性。     

一种改进的扩展旋转矢量姿态算法

在分析扩展旋转矢量姿态算法的基础上,基于典型圆锥运动理论以及迭代算法的思想推导了一种面向四子样的改进扩展旋转矢量优化算法.给出了较为详细的算法推导过程和具体公式.为检验改进算法的有效性,先后采用传统的四元数法、扩展旋转矢量法以及改进算法,对载体的典型圆锥运动进行了计算机仿真研究.结果表明,该优化算法不仅改变了捷联惯性导航系统中陀螺子样的利用方式,而且提高了系统旋转矢量的计算精度以及姿态算法的实时性.     

一种基于极坐标模型的多AUV协同导航与定位算法

为了解决多个自主式水下无人航行器(AUV)在作曲线轨迹的航行时常规协同导航算法精度较低的难题,提出了一种基于极坐标的多AUV协同导航与定位算法.首先,将本算法的模型、可观测性与常规的直角坐标系算法进行了分析与对比.接着,进行了基于实航数据的数值仿真.针对解决各种传感器受异常噪声干扰导致多AUV协同定位误差变大的问题,本...     

SINS/DVL/AST水下组合导航中的鲁棒信息融合方法

捷联式惯导系统由于自主性强等优势成为自主式水下航行器长航时、长航程导航的主要手段。针对水下环境中外部多导航传感器如多普勒计程仪提供的测速信息和水声单应答器提供的位置信息容易受到非高斯噪声污染的问题,提出基于马氏距离算法的联邦鲁棒卡尔曼滤波算法。在联邦鲁棒卡尔曼滤波算法中,通过马氏距离算法引入膨胀因子,对量测噪声协方差阵进行膨胀,以实现非高斯条件下水下组合导航系统鲁棒性的提升。同时基于子滤波器的滤波性能对信息分配系数进行自适应调整以确保水下组合导航系统的高精度。基于江试试验实测数据进行水下组合导航半物理仿真试验,试验结果表明:相比于传统的联邦卡尔曼滤波算法,联邦鲁棒卡尔曼滤波算法可在非高斯条件下实现更高精度、更加稳定的组合导航；能够满足水下组合导航系统对容错性和鲁棒性的要求。     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

飞行控制软件导航仿真模型遥测数据注入仿真

研究了飞行控制软件导航仿真模型遥测数据注入仿真中的一些问题,构造了遥测数据输入序列的误差补偿算法,重建相应的输入序列,使得将它们注入到相应的数字仿真模型进行仿真时,得到的输出与飞行试验中弹上计算机发送的遥测数据相符。     

一种模糊自适应INS/GPS组合导航方法

提出了一种基于模糊逻辑的自适应卡尔曼滤波新算法,即基于滤波数据残差构造一种模糊算法,以自适应控制卡尔曼滤波器的增益系数。从而可以消除异常的测量数据带来的影响,使滤波器的残差始终保持零均值,且使估计误差的协方差阵收敛,最终实现最优估计。通过对INS/GPS组合导航系统的计算机仿真结果表明,该算法具有比常规卡尔曼滤波算法更高的导航精度。     

近界视景导航中森林场景加速绘制

作为近界视景导航中典型地物,三维几何树模型能提高虚拟场景视觉精度,增强场景真实感,但会导致大规模森林场景绘制效率降低,从而降低视景导航精度。为提高绘制效率以确保视景导航精度,并提高场景真实感,采用布告板云算法构建了基于视距的多分辨率树模型,针对算法在近界视景导航应用中存在的问题进行了改进。为进一步提高近界特别是贴地飞行时高动态视点下视景导航精度,根据有限视域、威胁区域以及视觉冗余等特点,提出了一种基于高动态视点的加速绘制算法。通过实验对比分析,算法大幅提高了场景绘制效率,增强了场景视觉质量,提高了虚拟场景导航精度。