基于景象匹配与惯导信息的SAR平台定位方法

利用高度传感器提供高度信息,结合高精度异源图像匹配技术与惯导系统漂移修正方法实现了SAR平台定位。根据成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点在水平面的投影共线的特性,在单帧图像中心线上均匀选取若干点与光学基准图进行高精度景象匹配,计算平台在水平面上投影位置,并利用高度信息确定其空间位置;再使用序列图像定位结果估计惯导系统漂移参数,对惯导系统输出的位置数据进行修正,实现高精度的SAR平台定位。对各误差因素的影响进行了分析,推导了精度估计公式。仿真和实际序列图像实验结果表明,方法正确可行,平台定位精度较高,具备一定工程实用价值。     

基于高精度景象匹配的SAR平台定位方法

提出一种利用SAR图像与光学基准图高精度匹配实现SAR平台定位的方法。利用成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点在水平面的投影共线的特性,在图像中心线上均匀选取若干点作为匹配点,并与光学基准图进行高精度景象匹配获取它们的物点坐标;根据这些物点坐标估计出图像中心线在当地水平面投影的直线方程;利用直线信息和斜距高度信息计算SAR平台在水平面上的投影点位置,进而计算得到成像中间时刻SAR平台的空间位置。为了进一步提高匹配精度,分别提出对正侧视和斜视SAR图像匹配区域进行几何粗校正的方法。还分析了不同误差因素对平台定位精度的影响,并给出精度估计公式。仿真和实际图像实验结果表明,方法正确可行,具有较高的定位精度,具备工程实用价值。     

基于高精度景象匹配的SAR平台定位方法研究

为了提高SAR平台定位精度，本文提出了一种基于景象匹配的SAR平台定位的方法。该方法利用成像中间时刻SAR平台与SAR图像中心线上物点共线的特性，先在图像中心线上均匀选取若干点作为匹配点，并与光学基准图进行高精度景象匹配获取它们的物点坐标；然后根据这些物点坐标估计出图像中心线在当地水平面投影的直线方程；最后利用直线信息和斜距高度信息计算SAR平台在水平面上的投影点位置，进而计算得到成像中间时刻SAR平台的空间位置。为了进一步提高匹配精度，分别提出了对正侧视和斜视SAR图像匹配区域进行几何粗校正的方法。本文还分析了不同误差因素对平台定位精度的影响，并给出了精度估计公式。仿真和实际图像实验结果表明，本文方法正确可行，具有较高的定位精度，具备工程实用价值。     

机载SAR惯性导航误差快速估计方法

为了实现机载SAR图像高精度定位,提出了一种利用子图像BP成像的惯导误差快速估计方法。详细推导了惯导位置和速度误差与BP成像模型定位误差的关系,通过线性近似得到定位误差观测方程,利用最小二乘法得到惯导位置和速度误差的估计。在相同均值和方差的高斯观测噪声下进行蒙特卡罗实验,结果表明该方法与传统距离-多普勒模型估计方法相比具有更小的估计均方误差。     

水下旋转平台惯导的单点校正算法

为增强惯性器件误差可观测度,满足高精度导航要求,基于平台方位旋转技术,设计了水下旋转平台惯导系统(ARGINS)陀螺漂移的单点校正算法。首先,引入旋转平台惯导的误差方程,利用Laplace变换分析了陀螺漂移和加速度计零位偏置对系统时域特性的影响;其次,设计了针对水下旋转平台惯导的单点校正算法,包括旋转平台惯导的初始对准、状态切换以及方位陀螺漂移的单点校正;最后,对单点校正算法进行了仿真实验。仿真结果表明:该单点校正算法可有效估计和补偿方位陀螺漂移,同时降低东、北向陀螺漂移以及加速度计零位偏置对系统误差的影响,有效抑制后续导航误差发散现象,提高导航精度。     

未知环境下飞行器视觉/惯导组合测速测高方法

针对未知环境下飞行器导航问题,提出一种基于视觉/惯导组合的测速测高方法。该方法构建包含前若干个成像时刻飞行器位置的惯导扩展状态方程,并采用一种基于摄像机两视图对极几何约束的线性视觉量测方程,通过卡尔曼滤波进行惯导速度修正,在此基础上利用多帧成像的立体视觉交会估计地面特征点坐标,进而得到飞行器相对高度。以飞行器典型巡航轨迹进行的仿真实验表明,该方法能够有效修正飞行器速度和相对高度误差,给出不随时间漂移的速度和相对高度测量结果,并很好地抑制飞行器位置误差的发散。     

组合导航中SAR匹配位置参数传递过程

飞行器INS/SAR组合导航中SAR匹配位置参数作为组合滤波器的输入之前需经过多个传递环节的转换.研究了从地面SAR匹配位置到载体主惯导中心位置所涉及各环节间的相互关系及诸参数在各环节中的传递过程,包括地面SAR匹配位置参数向飞行器上SAR相位中心的传递,SAR相位中心参数向辅助惯导中心的传递以及辅助惯导中心位置参数向主惯导位置中心的传递,以此为基础建立测量参数传递过程数学模型.基于传递模型惯导修正及传递误差分析实验结果与实际相符,验证了参数传递模型的正确性与可行性.     

基于惯导和雷达导引头的再入复合末制导方法研究

对基于惯导系统和雷达导引头的再入复合末制导方法进行了探讨研究。提出了通过利用雷达导引头测量信息 ,估计并修正惯导系统给出的战术弹道导弹再入飞行状态参数偏差 ,然后按其具有终端位置和角度约束的制导律实时进行导引控制的再入复合末制导方法。并通过数学仿真分析验证了方法的可行性。     

非合作目标视觉/惯导相对导航及敏感器自标定方法

利用视觉/惯导对空间非合作目标进行相对导航时,两敏感器的外参数对导航精度有较大影响。考虑到敏感器间的外参数标定复杂且耗时,提出一种利用视觉/惯导在估计相对状态过程中对其外参数进行标定的方法。该方法将视觉/惯导的外参数作为状态变量,与相对轨道运动学方程、相对姿态方程及惯导模型共同组成系统状态方程。利用该状态方程和单目视觉的观测量设计扩展卡尔曼滤波器对相对位姿、惯导偏差及视觉/惯导外参数进行估计,并通过数学仿真对该方法的有效性进行验证。仿真结果表明,该方法能够在视觉/惯导初始外参有偏差的情况下,有效估计相对位姿及惯导漂移,并对视觉/惯导外参数进行标定。     

战略导弹惯性/星光复合制导技术研究

以Kalman滤波为基础,研究了惯性/星光复合制导系统的原理和特点,并对系统进行了计算机仿真。通过将惯导系统和星敏感器所测得的战略导弹相关姿态信息进行数据融合,估计出复合制导系统的误差状态量,进而修正惯导系统的位置、速度和姿态角误差。仿真结果表明,采用惯性/星光复合制导可以有效地提高战略导弹的姿态精度。     

浮球式惯导平台的自适应模糊滑模稳定控制

针对浮球式惯导平台的惯性空间稳定问题,提出了一种基于模糊逻辑的自适应滑模控制方案。该方法利用滑模控制器保证了系统的稳定性和快速性,解决了浮球式惯导平台参数不确定、未建模动态等未知干扰问题;然后,基于滑模控制器的设计问题,利用模糊逻辑和自适应控制律,调节滑模控制器的参数,估计并补偿系统的外界干扰及不确定性等干扰,增强系统对随机不确定性的适应能力,提高控制系统的鲁棒性和控制精度;最后,利用Laypunov方法证明了控制系统的稳定性与收敛性。仿真结果表明,该方法可以有效减低滑模控制控制输入抖振问题,实现浮球式惯导平台的高精度惯性空间稳定,且稳定精度高于 。     

精确制导火箭弹传递对准研究

以常规火箭弹制导化改造过程中弹载捷联惯导的初始对准为背景,研究了利用发射车车载高精度定位定向系统作为主惯导,对火箭弹捷联惯导进行传递对准的速度加姿态匹配方案,介绍了在三轴转台上进行实验验证的方法、过程和结果。实验结果表明,该方案对准精度高、对准时间短、对准机动要求简单,可以有效完成制导火箭弹捷联惯导的初始对准。     

基于CDMA蜂窝网的定位算法

基于TDOA的经典定位Chan算法主要针对地面移动台,针对中低空飞行器,将Chan算法推广到三维空间,并与飞行器上的惯导系统进行实时组合导航定位。主要思想是根据CDMA蜂窝网导频信号的到达时差(TDOA)两次使用加权最小二乘解算,吸收taylor算法的递推思想,得到飞行器位置的两组解。利用惯导系统提供的位置信息进行解模糊,从而得到飞行器的实时位置信息。仿真结果表明,在相同条件下,与其他经典算法相比,此算法定位精度高,定位运算速度快,其均方误差逼近克拉美罗界(CRLB),对中低空飞行器定位具有一定的参考价值。     

双伪卫星辅助的惯导误差校正新方法

针对某些条件下GPS和北斗可能会由于受干扰而不可用的问题,提出一种双伪卫星辅助的惯导误差校正新方法。在伪卫星数目只有两颗时,该方法仍可利用伪卫星的伪距测量序列将惯导的位置误差和接收机钟差估计出来。仿真结果表明,在两颗伪卫星处于载体异侧的条件下,如果惯导的初始位置误差为280m,则对钟差的估计精度优于110ns(1σ),对惯导位置误差的估计精度优于70m(1σ)。     

惯导系统摇摆扰动基座对准技术

摇摆扰动基座上惯导系统初始对准扰动干扰信号强度较大,有用量测信号强度小,系统信噪比弱,对准过程滤波收敛慢.为提高惯导系统在摇摆扰动基座上的对准精度及对准快速性,设计了基于马尔科夫递推滤波参数估计的对准方案,通过开路粗对准及闭路精对准,实现游移方位惯导系统在扰动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,试验结果表明,所设计的方案达到了较好的效果.     

由序列图像获取点目标的三维运动参数和空间位置

利用图像获取目标的运动参数和空间位置在目标定位、跟踪和计算机视觉中具有重要的意义。本文在目标和成像系统都运动的情况下,给出了由单目序列图像获取点目标绝对运动参数和三维空间坐标的条件,提出了利用多帧单目序列图像和应用非线性递推滤波算法来估计点目标的运动参数和空间位置。实验仿真结果证明,本文提出的算法是有效的。     

一种NLOS环境下TOA与惯导信息的融合定位方法

针对基于TOA(time-of-arrival)的无线定位系统中信号容易受到非视距传播的影响等问题,提出了一种非视距条件下TOA测量与惯导信息的融合定位方法。该方法利用TOA定位结果对惯导系统进行误差抑制,同时利用惯导系统的定位结果对TOA测量进行滤波处理,进而有效地减小了非视距传播对定位结果的影响。仿真实验结果表明:该方法能提高定位精度,是NLOS环境下一种有效的定位方法。     

双轴平台动力调谐陀螺漂移补偿技术

在双轴平台动力调谐陀螺惯导系统中,动力调谐陀螺仪漂移与测量轴重力分量密切相关.根据动力调谐陀螺与重力相关漂移项的特点,提出了双轴平台陀螺漂移误差的补偿方法.通过安装在双轴平台上的加速度计测量载体姿态,并计算重力在陀螺两个测量轴的分量,建立了陀螺漂移模型,对方位漂移进行补偿.实验证明,该方法有效地提高了双轴平台方位漂移精度.     

基于点云配准的室内移动机器人6自由度位姿估计

针对移动机器人在室内环境下难以获取GPS定位信息,仅靠自身惯导不能得到精确位姿的问题,提出了一种基于RGB-D传感器获取三维环境点云,对连续点云提取特征并进行配准的移动机器人6自由度位姿估计方法.首先通过RGB-D传感器获取环境深度图像,根据特征提取算法提取点云特征;然后以特征点为配准点,运用随机一致性采样(RANdom SAmple Consensus,RANSAC)算法对点云进行初配准,剔除部分错误匹配点,获得初始变换矩阵;最后采用改进的迭代最近点(Iterative Closet Point,ICP)算法进行精配准,获得点云间的最终变换矩阵,实现位姿估计.实验结果表明:该方法有效地提高了大规模点云配准效率,得到了较精确的位姿估计信息.     

基于MEMS器件的弹载组合导航技术

卫星/微惯导组合导航是目前弹载导航系统领域的研究热点。在深入研究弹载卫星/微惯导组合导航体系架构的基础上,分析了弹载导航的关键技术以及各关键技术的解决方案;采用适应高过载环境的微惯性元件及电路模块的缓冲保护措施,提高组合导航系统的抗高过载性能;提出卫星辅助MEMS测量信息的姿态角估计技术解决了空中对准问题,采用基于加性四元数的差量卡尔曼滤波技术,实现了卫星定位与微惯导的高精度组合。试验结果表明,该技术可有效解决制导弹药的导航问题。