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。     

基于卡尔曼滤波和模糊数据融合的跟踪算法

在目标跟踪系统中,特别是在复杂背景情况下对地面目标的跟踪中,传统相关算法采用全局搜索的方法,使得计算量相当大,不易实时实现,而且当发生目标局部遮挡时,目标容易丢失.为此,提出一种基于模糊推理和卡尔曼预测器的目标相关跟踪的方法,它充分利用卡尔曼预测器的预测功能来预测下一帧目标可能出现的区域,然后在较小的预测区域中进行相关匹配运算,找到最佳相关匹配点,跟踪更具主动性,同时用模糊推理方法对卡尔曼预测器的参数进行自适应调整,从而可以跟踪各种机动目标.实验中用传统算法和本算法对高速行驶的坦克进行跟踪时,传统算法容易跑飞,而本算法不受遮挡干扰,始终稳定跟踪且耗时大幅减少,且能够跟踪机动速度大幅变化的目标.     

无缝GPS／INS组合导航系统的设计与实现

针对GPS卫星信号失锁条件下GPS/INS组合导航性能大幅度下降的缺点,设计了一种基于ANFIS的无缝组合导航方法,当卫星数目不低于4颗时采用伪距,伪距率的卡尔曼滤波算法,一旦卫星数目少于4颗时采用ANFIS系统估计导航误差,抑制INS的误差积累,从而实现无缝导航.动态车载实验表明,该方法切实可行,相对于传统的紧组合方法,有效地提高了组合导航系统的定位精度和抗干扰能力.     

基于三元阵的水下目标运动分析算法研究

针对由水听器构成的三元阵系统,提出了一种新型的水下目标运动分析方法.利用测得到达不同水听器的时延差,建立了状态方程和观测方程.运用扩展卡尔曼滤波算法,研究了该系统的目标运动参数估计问题.蒙特卡洛模拟仿真试验结果表明上述方法具有较好的定位性能,该系统结构简单,有良好的应用前景.     

基于卡尔曼滤波的计算机视觉和SINS组合导航

计算机视觉及其应用是目前研究的一个热点.在介绍计算机视觉和计算机视觉导航的基础上,提出了利用计算机视觉和SINS进行组合导航的方法.由于地球上的基准位置是三维点,而计算机视觉形成的是二维的图像,因此随后详细介绍了成像以及坐标转换的方法,并对提出的组合导航方法进行详细的分析,建立了组合导航的误差方程,然后利用卡尔曼滤波算法对误差进行估算.最后的试验仿真结果说明,提出的组合导航方法提高了导航精度,具有一定应用价值.     

多传感器定位误差对跟踪性能影响的研究

集中讨论了带有传感器定位误差的多传感器跟踪问题中的滤波方法 ,设计了两个基于一个非线性飞机等效机动模型的扩展卡尔曼滤波器 (EKFs) :最优 EKF(OF)和次优 EKF(SF) ,并应用于带有定位误差的多传感器跟踪问题中。 Monte-Garlo模拟结果表明定位误差对飞机的位置估计影响较大 ,但不影响速度或加速度估计 ;同时说明 OF的性能明显优于 SF。     

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。     

三轴磁强计轨道确定

未来卫星的发展趋向于微小型化 ,采用小型化、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得地磁场矢量在仪表坐标系中的分量 ,并通过卡尔曼滤波器来确定卫星的轨道参数。仿真算例结果表明 ,三轴磁强计定轨方案具有一定的精度 ,能满足卫星定轨精度的要求。     

纯方位目标跟踪的伪线性卡尔曼滤波器FPGA实现

伪线性卡尔曼滤波器广泛应用于纯方位目标跟踪中,其递归性非常适合于硬件实现。结合实际项目,在对数据流进行分析的基础上,使用xilinx公司virtex-4系列芯片提供的DSP48专用乘法单元,以及自行设计的高效除法单元,通过简化标量运算和充分利用并行流水机制,最终实现了伪线性卡尔曼滤波器。仿真验证了数据的精确性。综合报告显示此系统的最高频率为123.8 MHz,满足实时性要求。     

基于HSV模型的运动目标提取与跟踪

为了实现对运动目标跟踪的目的,根据六角椎体模型原理(HSV),运用自适应阈值分割的方法,将运动目标从背景中提取出来,并对目标的运动轨迹进行计算与预测.利用Matlab 6.5,实现了单目标的提取与跟踪.经分析,这种方法速度较快,占用资源较少,非常适合工程应用.