平流层飞艇抗风场干扰约束Unscented卡尔曼滤波算法设计与应用

为了提高风场干扰环境下飞艇的导航精度,研究飞艇抗风场干扰导航算法。在建立风场干扰条件下飞艇速度误差约束模型的基础上,设计抗风场干扰的约束Unscented卡尔曼滤波算法。确定风场干扰条件下飞艇的速度误差约束量,将该约束与Unscented卡尔曼滤波算法相结合,对速度误差进行估计和补偿,以减小风场对飞艇定位精度的影响;证明该算法的状态估计量不仅是无偏的,而且协方差小于标准Unscented卡尔曼滤波的协方差;将提出的算法应用于捷联惯导/天文/合成孔径雷达组合导航系统中进行仿真验证,并与自适应扩展卡尔曼滤波和抗差自适应Unscented卡尔曼滤波算法进行比较。结果表明:提出的约束Unscented卡尔曼滤波算法的滤波性能明显优于自适应扩展卡尔曼滤波和抗差自适应Unscented卡尔曼滤波算法,能够有效抑制风场对飞艇定位精度的影响,提高飞艇的导航定位精度。     

舰船横向消磁技术初步研究

针对消磁站沿地磁东西方向建设时地磁场的补偿问题,研究了横向地磁补偿线圈的布置方案及优化问题,提出了补偿线圈部分交叠放置的布置方法,并采用Powell法对补偿线圈中的补偿电流进行了优化。实验结果表明:线圈交叠放置确实能改善横向地磁的补偿情况,而如果将交叠线圈中的电流作为独立变量分别进行优化时,横向地磁的补偿效果将得到明显的改善。     

基于增强型MAD单特征量地磁匹配导航算法

为了提高基于MAD(mean absolute differences,平均绝对差)算法的单特征量地磁匹配导航系统的定位精度,研究分析了影响MAD算法的地磁匹配定位精度的主要因素,引入RANSAC(random sample consensus,随机抽样一致)鲁棒算法与粗精匹配结合的分层搜索策略来提高匹配精度及缩短匹配时间.仿真试验结果表明,该算法能够在一定程度上提高单特征量的地磁匹配的精度与稳定性,并大大缩短匹配时间.     

基于磁强计测量的滚转弹药姿态估计

为了实时获得滚转弹药的飞行姿态信息,提出了一种速率陀螺与磁强计组合的姿态测量方案。该方案采用磁强计获得大地磁场强度在弹体三轴的投影及其变化率,结合刚体转动运动模型,利用最优估计技术获得了滚转弹药姿态信息。与单点测量方法相比,最优估计方法综合了测量信息序列,不会出现反三角函数双值失控现象,并可获得更高精度。仿真表明:陀螺无漂移时,俯仰角、偏航角的解算精度小于0.1°;采用低成本陀螺含漂移时,姿态角的解算精度小于0.4°。     

地磁场中海水绕回转体流动诱导电场的数值计算

给出了描写地磁场中海水绕回转体流动诱导的电场的基本方程、边界条件及其计算方法.在势流假定、忽略自由表面和海底影响的条件下,对绕兰金体(Rankine body)流场诱导的电场进行了数值计算.     

一种改进的地磁平缓区的地磁匹配算法

地磁匹配在磁场特征不明显的区域往往难以得到理想的匹配结果,在分析误匹配原因的基础上提出了一种改进的匹配算法。该算法先基于两个地磁矢量进行粗匹配,进一步缩小搜索范围,然后以地磁信息熵为目标函数,利用粒子群优化算法进行精匹配以提高磁场平缓区的匹配结果。算法尽可能少地引入地磁矢量,又保证了一定的匹配精度,兼顾了地磁基准图制图的复杂性与匹配精度。     

考虑地磁场空间梯度的飞行器磁干扰建模与求解方法

首先,在研究飞行器背景磁干扰模型与小信号模型的基础上,分析了地磁梯度沿纬度与高度的变化规律,分析可知由于飞行器的机动,地磁梯度会对测量结果造成影响;然后,考虑地磁梯度因素,对原有小信号模型求解方法进行了改进：飞行器在四个航向上做小角度的机动飞行,将地磁场沿纬度与高度的梯度作为未知量,与飞行器磁干扰模型中的剩磁参数、感磁参数和涡磁参数一起求解;最后,利用实测试验数据进行了验证,结果表明：考虑地磁梯度的影响与不考虑地磁梯度的影响相比,求解的模型参数可以在细节上进一步提高飞行器背景磁干扰的补偿效果。     

平流层飞艇抗风场干扰CUKF算法设计与应用

为了提高风场干扰环境下飞艇的导航精度,研究飞艇抗风场干扰导航算法。在建立风场干扰条件下飞艇速度误差约束模型的基础上,设计抗风场干扰的约束Unscented卡尔曼滤波算法。首先确定风场干扰条件下飞艇的速度误差约束量,将该约束与Unscented卡尔曼滤波算法相结合,对速度误差进行估计和补偿,以减小风场对飞艇定位精度的影响;然后证明该算法的状态估计量不仅是无偏的,而且协方差小于标准UKF的协方差;最后将提出的算法应用于捷联惯导/天文/合成孔径雷达组合导航系统中进行仿真验证,并与自适应扩展卡尔曼滤波和抗差自适应UKF算法进行比较,结果表明：提出的约束UKF算法的滤波性能明显优于自适应EKF和抗差自适应UKF算法,能够有效抑制风场对飞艇定位精度的影响,提高飞艇的导航定位精度。     

基于熵的地磁匹配定位算法

地磁匹配定位是近年来发展起来的新技术,针对地磁匹配定位中的匹配算法问题,引入了熵的概念,定义了地磁信息熵和地磁差异熵,提出了地磁信息熵和地磁差异熵综合的匹配算法,详细分析了其基本原理和实现过程。仿真实验表明,地磁熵算法的匹配误差并不随实时数据测量误差的增加而增加,该算法计算速度快、具有良好的抗测量误差干扰的能力,符合匹配精度和速度的要求。     

三架固定翼无人机协同编队飞行避障策略

针对无人机编队执行空战任务过程中存在无人机之间以及无人机与障碍物发生碰撞的问题,提出单向网络连接结构的多无人机避障算法和基于人工势场的控制方法,同时应用于无人机编队避障控制。以三架无人机构成的正三角形编队作为控制体,同时以长机的运动轨迹作为期望路径,长机提供僚机飞行信息,僚机接受信息保持编队飞行。多无人机编队发现障碍物到避障完成的过程包括编队集结、松散队形、最终恢复集结正三角形编队。仿真实验结果表明,所提避障控制策略能够确保编队收敛于期望的队形和稳定飞行状态。