基于SINS/GPS组合导航的AUV半实物仿真系统设计

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用的是以SINS导航为主、卫星导航定期修正的方式,以提高导航的精度和可靠性.设计一种采用GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、惯性测量器件(IMU)和实时仿真计算机构成的采用SINS/GPS组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并对该系统的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述.所开发的系统通过外部的线运动补偿实现了惯性导航系统的完整计算,通过时间同步策略解决了各导航子系统的并行同步问题.部分仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验.     

基于HLA反潜战术训练仿真系统设计

针对直升机反潜训练效率低的问题,提出了基于HLA的反潜战术训练仿真系统设计。系统运用反潜作战仿真建模方法,以VC++7.0为软件设计工具,基于HLA对反潜战术课目训练进行仿真,着重从台位设计、体系结构和技术实现等方面进行一定的研究。实践证明,系统设计合理,运行稳定,模拟效果逼真,能够满足反潜部队战术训练需要。     

GNSS/INS超紧组合导航综述

卫星/惯性超紧组合导航系统以其定位精度高、动态性能优良、抗干扰能力强等特性成为组合导航领域的研究热点.介绍了卫星/惯性超紧组合的定位原理,基于对技术原理的分析,比较超紧组合模式相对于其他组合模式的优势特点;以高动态下超紧组合技术及卫星/微惯性单元超紧组合为代表介绍国内外研究现状;总结了亟待研究的容错控制技术、神经网络辅助、多传感器辅助超紧组合等关键技术,并对卫星/惯性超紧组合向着低成本、高精度、强稳定趋势发展的前景进行展望.     

惯性/GPS/EMC组合导航系统可视化仿真

提出了低成本惯性/GPS/EMC组合导航系统可视化仿真器的设计方案.根据捷联惯导算法和卡尔曼滤波原理,仿真器能模拟纯惯性导航、组合导航及纯数字仿真、半实物仿真等多种导航模式,绘制导航参数和误差曲线;可灵活设置航路点,系统自动生成航行轨迹,在电子地图中动态显示航迹和导航参数.仿真器为捷联姿态矩阵算法和导航算法提供验证数据源,为组合导航系统性能的研究提供可视化平台.实际应用表明,仿真器性能可靠,能极大地减少组合导航系统研究开发成本.     

GNSS/INS组合导航的随机时延卡尔曼滤波

组合导航系统在实际应用中存在信号传输和解算的延时影响,直接使用带有延迟的测量数据会导致滤波算法的精度下降甚至发散。针对这类测量具有随机时延的滤波问题,提出了随机时延卡尔曼滤波算法,该算法的核心是将新的量测用于更新过去的多个状态,以此来对时延进行补偿。GNSS与INS的组合导航系统仿真结果表明,所设计的滤波算法在面对量测具有随机延时的情况下,可以减轻滤波后的尖峰现象,降低估计结果的误差。     

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。     

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。     

捷联惯性+星光修正组合导航研究

针对捷联惯性导航系统的初始对准误差所造成的导航误差,提出了捷联惯性+星光修正组合导航方案。利用光学导引头得到的星体观测值,估计初始对准误差,进而修正捷联惯性导航的姿态角、速度和位置。推导了捷联惯性+星光修正组合导航算法,得到了初始对准误差的估计公式和速度、位置的修正矩阵,并通过仿真分析证实了方案的可行性和算法的有效性。     

GNSS/SINS组合导航在地地导弹中的工程应用

介绍了基于Kalman滤波的GNSS/SINS组合导航技术在地地导弹中的应用,在发射点惯性坐标系中建立了便于工程应用的数学模型,针对某型号进行了位置速度仿真,并和目前在工程实际中应用的加权平均组合方法进行了比较。仿真结果表明,Kalman滤波技术可以应用于地地导弹工程实际中。     

基于BP人工神经网络的GPS/SINS组合导航算法

基于扩展Kalman滤波的GPS/SINS组合导航算法,需要对原始的非线性连续系统模型进行线性化和离散化处理,要求系统噪声和测量噪声为零均值的高斯白噪声,且易于出现滤波器发散。BP人工神经网络无需对所求解的问题建模,能够很好地逼近系统非线性特性,获得较高精度的导航定位信息;还具有计算过程稳定,不涉及矩阵求逆,不需要迭代逼近,以及容易实现并行处理等优点。设计适用于GPS/SINS组合导航系统的BP网络模型,并在标准的BP算法基础上,采用共轭梯度法改进网络训练速度及精度。最后,通过仿真算例说明BP网络方法用于GPS/SINS组合导航计算的可行性。     

利用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。提出四元数约束插值算法,其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,验证了所提算法的有效性,其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。     

基于光纤陀螺的INS/GPS组合导航仿真与应用

针对卡尔曼反馈校正难以工程实现的问题,提出了用卡尔曼输出校正来进行组合导航滤波的方法。对卡尔曼输出校正的滤波效果进行了理论分析和仿真验证,并在基于光纤陀螺的INS/GPS(Inertial Navigation System/Global Position System)组合导航系统上进行了实验。实车实验结果表明:卡尔曼输出校正的定位精度和GPS定位精度相当,惯性导航系统误差随时间增长特性得到了有效抑制,从而验证了卡尔曼输出校正的方法在组合导航的应用中是可靠的。     

基于对偶四元数的单目视觉/惯性组合导航算法

提出一种适用于结构化道路的单目视觉/惯性组合导航定位算法.针对点特征匹配和连续多帧追踪受车速和相机视野制约的不足,提取道路上车道线的直线特征,引入对偶四元数描述直线特征.在基于对偶四元数的相对位姿估计算法的基础上,推导了图像特征增量与相机位姿增量的表达式.通过配准和时间同步,用惯导系统和相机分别解算的载体速度之差作为组合导航的观测量,建立kalman滤波修正组合导航系统的误差,包括相机测速标度因数误差.车载实验结果表明在结构化道路上算法是有效的.     

移动式C3I系统导航定位问题的建模和仿真

未来战争是高新技术的对抗,我们要立于不败,就必须积极主动,知己知彼,避免被动挨打。为此,发展移动式Ｃ３Ｉ系统势在必行。移动式Ｃ３Ｉ系统的一个关键问题就是系统的导航定位问题的处理。作者立足实际,为移动式Ｃ３Ｉ系统建立了系统的导航定位问题的模型。针对引起系统导航定位的各种误差原因予以分析,建立了误差模型并进行了仿真,最后给出仿真结果     

联邦滤波器的SINS/GNS/DVS水下组合导航

针对现有的水下导航系统不能全面满足AUV导航的需要,为了提高水下航行器组合导航系统长时间远航程的隐蔽性,可靠性及精度,提出了一种基于联邦滤波器的惯性导航系统、地磁导航、多普勒速度声纳的组合导航方案,并采用简化自适应卡尔曼算法对水下航行器组合导航系统进行误差估计,解决了传统卡尔曼滤波容易发散的问题.仿真结果表明,在SINS/GNS/DVS组合导航中采用该算法,提高了定位精度,保证了滤波的快速性,验证了该算法的可行性和正确性.     

无人机景象匹配辅助导航仿真系统设计与实现

景象匹配导航技术以其自主性强,定位精度高,抗电子干扰的优势逐渐成为未来无人机平台最主要辅助导航方式之一。采用基于边缘响应加权Hausdorff距离景象匹配算法作为仿真系统的核心匹配算法,利用小波多分辨分析技术对模拟实时图进行预处理,将改进的蚁群算法用于航迹规划,运用遗传算法的快速搜索优势进行景象匹配定位,构建出无人机平台景象匹配导航仿真系统。该仿真系统可模拟无人机的真实工作环境,并为无人机平台景象匹配导航的设计与开发提供技术支持。     

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。     

适用于捷联惯性/星光组合导航的导航星表构建方法

构建满足完备性、精简性和查询快速性的导航星表是实现捷联惯性/星光组合导航系统的重要前提和保证。为了达到这一目标,本文选取天文学中的Tycho-2星表作为导航星表的初始星表,它与TRC星表相比具有明显的优势,在实践运用过程中更加完备。在Tycho-2星表基础上,对球矩形分区方法进行了改进,包括明确了分区及子分区的划分方法,提出了备选导航星的选择策略。实验结果表明,采用改进型球矩形分区方法的备选导航星数量最多只占赤纬带法导航星的19.39%,仅占全天遍历法导航星的3.12%。因此,改进型球矩形分区方法更加精准,查询更快捷,更适用于SINS/CNS组合导航系统。     

捷联惯导/里程计组合导航技术

在分析捷联惯导/里程计组合导航工作原理的基础上,就里程计辅助下的初始对准、里程计刻度因子在线标定、杆臂效应、系统故障处理等关键问题研究现状进行了分析,最后对未来的发展进行了预测。