一种稳健的特征空间线性约束波束形成器

基于特征空间的线性约束最小方差(eigenspace-based linearly constrained minimum variance,ELCMV)算法是一种稳健的波束形成方法,但其性能只能在一定的指向误差范围内保持稳定,当指向误差较大而使期望信号落在预设波束主瓣边缘时,其性能会严重恶化。对ELCMV算法进行改进,提出一种对零点约束方向和指向误差都具有稳健性的波束形成方法。该方法首先利用矢量旋转对预设导向矢量进行校正,再将校正后的导向矢量向信号子空间投影,最后结合线性约束用线性约束最小方差(linearly constrained minimum variance,LCMV)算法来求解权矢量。计算机仿真证实了该方法的有效性。     

地磁陀螺复合测姿系统误差补偿方法

针对三维地磁姿态检测系统不能独立求解姿态角的问题,提出了一种基于地磁陀螺复合的弹丸姿态检测方法,在分析MEMS陀螺误差来源的基础上,建立了二维MEMS陀螺的误差模型,通过最小二乘法拟合求得误差补偿系数,最后利用补偿算法对二维MEMS陀螺的两路角速度输出矢量进行校正。经过一系列实验,结果表明,校正后的角速度矢量的零偏基本消除,误差波动幅值明显减小,利用角速度矢量计算得到的偏航角误差减小到1.757 7°,测量精度提高提高近12倍,基本能够满足三维地磁传感器姿态检测系统对外部基准角的要求。     

基于曲面拟合的宽带阵列模型误差有源校正

针对阵列模型误差难以建模的问题,提出一种新的非参数化有源校正方法。首先,测量部分离散方向点上的导向矢量。然后,利用测得的导向矢量拟合所有的模型误差曲面,并得到多项式系数。最后,在DOA估计时利用多项式系数计算所有方向和频率上的导向矢量。该方法适用于宽带阵列,且需要的数据存储量小。仿真实验结果表明该方法的校正误差非常小。因此,该方法具有一定的工程实用价值。     

舰炮武器系统机械零位检测校正误差分析

针对传统舰炮武器系统瞄星方法和标定物标方法的局限性,分析了机械零位检测校正时存在的误差,建立了误差的传递模型;采用迭代计算方法求解误差值,并运用蒙特卡洛法对其进行独立分析,得出了误差分析结果。仿真结果表明:在测量误差和基线修正误差满足一定条件情况下,提出的机械零位检测校正误差分析算法可解决舰炮武器系统机械零位动态变形变化问题,给出合理的校准建议,实现了实时在线校正,提高了检测校正的精度和效率。     

大方位失准角下基于多捷联解算的快速对准方法

传统线性误差模型无法直接应用于大方位失准角的情况,而达到小角度误差的粗对准往往需要较长时间,不可避免地延长了对准时间.针对以上问题,提出了一种基于方位角区间划分的多模型并行处理对准算法.给出了方位角区间划分的方法,各区间以其中心值为初始方位角独立运行捷联解算算法和卡尔曼滤波算法,并分两种滤波校正方式给出了最优导航结果的选取方法.数字仿真结果和转台摇摆试验验证了算法的有效性.     

多旋翼无人机AHRS系统矢量乘积误差PI跟踪算法

针对多旋翼无人机对低成本姿态航向参考系统的实际需求,设计并实现了一种姿态航向参考系统。该系统采用陀螺仪积分出的载体姿态和已知的地球重力矢量,解算出地球重力矢量在载体系下的投影和加速度计测量出的地球重力矢量的矢量乘积结果作为水平姿态角的误差表征数值,并采用比例积分跟踪算法进行误差跟踪反馈,实现了准确的水平姿态角跟踪测量。利用陀螺仪积分出的姿态和已知的地球磁场信息,解出地球磁场矢量在载体系下的投影与磁力计测量的地球磁场矢量乘积结果作为航向误差角的误差表征数值,并采用比例积分跟踪算法进行误差跟踪反馈实现了对航向角的跟踪。转台实验表明:该系统水平姿态角跟踪精度约为1°,与EKF算法相比,运算速度提升了80%且精度好于EKF算法。     

基于声矢量传感器阵列的近场声源两步定位算法

针对传统算法中多维搜和索运算量大的问题,首先结合ESPRIT和纯方位估计方法,提出了一种基于声矢量传感器阵列的近场源两步定位算法;然后,利用常规的阵列流形矩阵,结合矢量传感器的ESPRIT定位算法,实现了单传感器的方位角和俯仰角的估计;最后,通过最小二乘估计的方法实现了声源的定位。随后的仿真结果证明了该方法的有效性。     

自适应两步滤波算法在机载IRSTS被动定位中的应用

在机载红外搜索跟踪系统被动定位研究中,针对扩展卡尔曼滤波算法要求先验的噪声统计及存在系统观测模型线性化误差影响滤波精度的特点,利用两步滤波算法并结合Sage-Husa噪声估计器构建了适用于机载IRSTS被动定位特点的自适应两步滤波算法模型,算法不仅实时在线地估计了观测噪声的统计特性,而且避免了观测模型线性化误差.仿真结果表明,在完全相同的初始条件下,自适应两步滤波算法对目标运动参数的估计结果明显优于扩展卡尔曼滤波,从而提高了机载IRSTS被动定位的精度.     

三轴磁强计晃动对测量结果的影响分析及校正

三轴磁强计的主要误差有零偏误差、灵敏度误差以及三轴非正交误差。通过在三轴正交坐标体系下对传感器的三轴非正交误差进行分析,建立了传感器误差模型,分析了误差对传感器晃动所产生的影响。晃动1°产生的误差最大可达109.5 nT,晃动误差随着晃动角度的增加而增加。为控制晃动误差,通过对误差模型分析建立误差校正模型,并通过非线性曲线拟合对校正模型参数准确估计,将估计参数代入校正模型,可以实现对传感器输出校正,使其输出误差大大减小,晃动1°产生的误差范围可控制在0.03 nT以内。这表明该校正方法有效地降低了晃动对传感器输出产生的影响。     

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。     

基于地磁场的新型导航方法研究

利用地磁场的特性来寻找一种新型的自主导航方法.通过在飞行器上使用三轴磁强计敏感到当地的地磁场强度矢量,参考国际地磁场模型(IGRF),使用广义卡尔曼滤波算法对飞行器位置进行估计,获取位置信息.仿真验证了这种方法的可行性,并给出了导航精度.     

基于磁强计和光纤陀螺的小卫星姿态确定非线性滤波算法

提出了一种小卫星姿态确定的非线性滤波算法,该算法利用三轴磁强计和光纤陀螺作为姿态敏感器。在非线性滤波器的设计中,从两个方面对平方根sigma点卡尔曼滤波方法进行改进。第一,把姿态四元数的矢量部分、光纤陀螺的漂移和噪声组合,得到滤波器的增广状态向量;第二,分别建立向量旋转模型、最优化模型和误差四元数乘法模型来确保非线性滤波过程中四元数的归一化约束。仿真分析结果表明,本文提出的非线性滤波算法能够有效地提高小卫星的定姿性能,与扩展卡尔曼滤波相比,具有较高的精度、稳定性和较快的收敛速度;与无迹卡尔曼滤波相比,收敛性相当,但是精度略优,稳定性和计算效率较高。     

垂直惯性基准零位安装误差的校正模型

通过空间矢量法 ,推导出在舰载武器系统中由于垂直惯性基准零位安装误差所引入的坐标变换误差的解析式 ,并给出了误差校正公式     

基于加速度计和磁强计的定向钻进姿态测量及方位校正

描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具即测量装置仍放在一段无磁钻铤内部的情况下,获得准确的方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。     

三轴磁强计姿态确定

卫星的发展趋向于微小型化 ,研究小型化、廉价和中等精度的自主导航系统是非常必要的。利用三轴磁强计量测的地磁场矢量在仪表坐标系中的分量 ,通过卡尔曼滤波器可以确定低轨道卫星的姿态。根据卫星姿态动力学模型和地磁场模型可推导卫星姿态确定滤波模型 ,进一步提出低轨道卫星姿态确定的滤波算法。仿真算例结果表明 ,三轴磁强计定姿方案可以满足中等姿态精度要求 ,在低轨道卫星自主导航中具有良好的应用前景。     

基于二阶锥规划的MIMO雷达稳健自适应波束形成

针对MIMO雷达自适应波束形成中期望目标导向矢量的失配问题,提出了一种基于二阶锥规划(SOCP)的稳健自适应波束形成算法。该算法首先将1个MN维(M,N分别为发射和接收阵元数)的权矢量分解成2个低维(1个M维和1个N维)权矢量的Kronecker积,然后分别限制实际的目标发射导向矢量和目标接收导向矢量与假定的导向矢量之间的误差范数的边界,通过优化最差性能,利用SOCP求得分解后的2个权矢量,最后再合成原权矢量。通过降维处理,算法在保证波束形成器性能的基础上,有效地降低了运算复杂度。仿真结果验证了算法的有效性。     

三轴MEMS加速度计的最大似然校正算法

加速度计是惯性导航系统的重要测量元件,而由于制造工艺及各类传感器误差,低成本加速度计很难达到要求的精度,因此需要对其进行校正。提出一种基于最大似然估计的加速度计自校正算法。综合考虑加速度计零偏、比例误差、非正交误差、安装误差与测量噪声,建立了传感器误差模型。在此基础上,将加速度校正问题转化为校正参数的最大似然估计问题。通过数值仿真和实测试验验证,表明算法具有较高的参数估计精度,能够有效地对上述因素引起的误差进行校正。     

一种改进的捷联惯导系统优化算法

在应用旋转矢量的捷联惯导系统姿态解算中,针对圆锥误差提出了一种利用前M个周期输出的N子样通用补偿算法,通过对偶得到相应的划船误差补偿算法,算法的系数可由矩阵的简单计算获得,无需繁琐推导.通过理论分析和仿真验证,这种算法在不提高采样率前提下完成误差补偿,对提高惯性系统精度颇有帮助.     

高阶BOC信号多区域鉴别器的无模糊多径抑制算法

传统的高阶BOC信号多径抑制算法的有效收敛区间较小,不利于信号的稳定跟踪,因此提出一种多区域鉴别器的高阶BOC多径抑制算法。在伪码误差为零的附近区域,采用优化的QStrobe多径抑制鉴别器,而在其他区域采用收敛区间较大的正交BOC鉴别器。利用卡尔曼滤波器对跟踪误差进行开环估计,判断误差所处区域并进行鉴别器的实时切换。对BOC(15,2.5)和BOC(14,2)信号的仿真结果表明,该算法能够实现无模糊跟踪,且6 d B衰减多径误差包络面积比传统QStrobe算法分别改善了57%和51%。     

基于矢量定姿的捷联惯导惯性系对准误差分析

针对基于矢量定姿的惯性系对准误差等问题进行了详细的推导与比对分析。首先,建立了以矢量定姿算法为核心的惯性系对准信息流程与算法模型;然后,阐述了应用于对准中的TRAID与QUEST定姿算法原理,详细推导了两种算法的误差协方差模型,建立并分析了重力矢量观测条件下QUEST定姿对准误差与器件误差的解析关系;最后,通过蒙特卡洛多样本仿真实验对比分析了不同对准方法的对准精度与统计特性。理论分析及仿真实验表明:采用QUEST算法的对准极限精度与传统方法的相同,但在等精度观测条件下,QUEST算法的对准精度稳定性要优于TRAID算法。