基于时间的通信导航兼备系统定位误差分析

通信导航兼备系统已成为未来通信导航系统发展方向 ,由美国发展起来的联合战术信息分发系统(JTIDS)是典型代表。研究了通信和导航发展的历程及互相结合的途径 ,分析了JTIDS的工作方式和信号特征 ,讨论了JTIDS通信和导航能力 ;运用导航定位误差分析理论着重对JTIDS的相对导航原理及定位误差进行了深入分析 ,首次给出了该系统的定位误差场分布图和系统工作区。研究和分析结果可为建设和发展通信导航兼备系统提供重要参考     

基于延时对准船用捷联惯导舒勒振荡抑制方法

针对捷联惯性导航系统精度受振荡误差影响的问题,提出了一种舒勒振荡误差抑制方法。基于捷联惯导系统可并行执行多套导航算法的特点,通过延长初始对准时间,使得导航算法2相对于导航算法1延迟半个舒勒振荡误差周期执行。延时对准使得算法2中舒勒振荡误差相位与算法1相差一个圆周率。取算法1和算法2相应导航输出结果的均值补偿舒勒振荡误差,达到了提高捷联惯导系统精度的目的。经过仿真和实验验证,该方法对船用捷联惯性导航系统的舒勒振荡误差具有良好的抑制效果。     

旋转捷联惯导系统的轨迹仿真算法

结合旋转捷联惯导的系统编排和载体运动模型,推导理相情况下旋转捷联惯导系统中惯性器件在任意角运动和线运动条件下的输出;在考虑了惯性器件的常值误差,随机误差,刻度系数误差,IMU安装误差以及旋转轴的安装误差对惯性器件输出的影响后,设计了系统的轨迹仿真算法.在相同运动条件和误差条件下,分别仿真了一般捷联惯导系统和旋转捷联惯导系统的惯性器件输出,并利用该输出进行了导航解算.结果表明:无误差条件下导航解算航线与预设的理想航线重合,该轨迹仿真算法准确合理;在给定的误差条件下,旋转捷联惯导系统精度提高一倍.算法可为旋转捷联惯导系统的误差分析、导航解算以及初始对准等技术研究提供惯性器件输出仿真.     

对偶四元数导航算法的改进及仿真研究

针对对偶四元数导航算法计算量大,且没有对应的初始对准算法,研究了算法化简和初始对准问题。考虑速度和位置的求取运算复杂,通过研究对偶四元数代数,获取速度和位置矢量的简化算法。仿真表明,简化算法与原始算法具有相同的导航精度,而计算量显著下降。通过对偶四元数导航所需初始条件的研究分析,提出了对偶四元数导航基于传统捷联对准算法的初始对准方案。仿真显示,对准完成后导航解算300 s位置误差仅为1.5 m,证明此对准方案是可行的。简化算法的推导过程,揭示了对偶四元数导航物理本质,可为相关领域研究提供理论参考。     

利用频域和空域信息的单站无源定位跟踪算法

单站无源定位跟踪技术具有隐蔽性强、设备简单、系统相对独立等优点。定位收敛速度和稳定度是该技术实际应用的关键,通过研究利用频域和空域测量信息对运动辐射源的单站无源定位跟踪技术,分别提出了两种定位跟踪算法。为比较算法性能,推导了该定位跟踪问题的克拉美 罗下限,并利用计算机仿真给出了不同算法的跟踪误差几何分布(GDTE)。仿真结果证明了两种算法都具有很好的实用性。     

高动态GPS/INS组合导航算法研究

首先介绍了新型深组合GPS/INS系统原理图及组合导航滤波算法。在该算法中,组合卡尔曼滤波器除完成INS误差及GPS接收机时钟误差的估计外,还参与了GPS码跟踪,即完成传统码跟踪环中环路滤波器的功能。采用自适应码跟踪误差估计器补偿组合卡尔曼滤波器测量值中的相关分量,从而消除了传统组合中不稳定的主要根源。然后进行了计算机仿真计算,仿真结果表明,新型深组合GPS/INS导航算法适用于机动性较高的载体。     

MIMU/GPS组合导航建模及GPS时间延迟补偿算法研究

针对MIMU/GPS组合导航误差状态方程建模问题,利用惯导误差系数替代惯导测量误差作为状态向量,推导了新的组合导航误差状态方程。然后针对MIMU/GPS组合导航的数据时间同步问题,提出了一种新的GPS时间延迟补偿算法。该算法将GPS信息真实时间点上的MIMU状态参数与GPS信息进行组合滤波,并结合卡尔曼滤波状态转移矩阵将组合滤波的结果递推到当前时刻,作为MIMU下一步计算的初值,解决了组合导航数据的时间同步问题。仿真计算表明:新的组合导航模型具有较高的计算精度,时间延迟补偿算法有效可行。     

基于距离测量的双领航AUV间协同导航算法

针对多自主水下航行器(AUV)编队中因领航AUV一时无法借助外部有源位置信息进行实时校准,自身定位误差逐渐增大可能导致的编队解体问题,提出了一种基于距离测量双领航AUV间协同导航算法.在给出领航AUV航位推算误差模型的基础上,首先设计两个领航AUV分别基于忽略对方位置误差的估计自身误差的滤波算法,然后提出其位置误差的分别修正算法,最后通过对位置误差估计的可观测性分析,指出在直线航行条件下两个领航AUV可通过加、减速进行相对机动,保证其可观测性.仿真结果表明:两个领航AUV存在航位推算位置误差的情况下,随着滤波时间增加其定位误差可逐渐趋同,并收敛到其经、纬度定位误差的均值,验证了本文所提协同导航算法的可行性和有效性.     

地形起伏地区雷达导航图几何校正方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)应用于导航系统可以提高导航精度,然而地形起伏地区SAR图像固有的几何畸变使得导航误差增大。鉴于在地形起伏地区难以获得高精度的地面控制点,提出了一种适合于地形起伏地区SAR导航图的三步几何校正法。首先,利用数字高程模型（digital elevation model, DEM）在斜距平面内校正地形引起的距离位置误差。然后,在地距平面内校正斜地比例误差。最后,根据航向角将实时图由载体坐标系变换到导航坐标系。对算法进行了详细的描述,并分析了算法的复杂度和精度,最后根据实测DEM数据做了仿真实验,验证了算法的有效性和精确性。     

提高导航星座自主性的分布式仿真系统研究

为了提高导航星座的自主性,有必要研究导航系统的自主导航能力。基于HLA建立了分布式的导航星座自主导航仿真系统。介绍了系统的组成以及各部分之间的关系,详细描述了系统中主要部分的实现技术,提出了导航星座自主定轨以及自主守时的主要算法,并对算法进行了仿真验证。仿真系统运行稳定,能对各种导航星座自主导航能力进行评价。计算结果表明提出的自主定轨算法和自主守时算法能够满足导航星座自主导航的基本要求。     

三轴加速度计GFSINS安装误差标定与补偿方法

针对由四个三轴加速度计构成的无陀螺捷联惯导系统加速度计的安装误差,根据空间矢量与坐标系关系,提出一种基于矢量模值不变性的位置误差标定方法和一种坐标系旋转变换矩阵的敏感方位误差标定方法,采用同一组转台试验数据先标定出位置误差再在位置误差标定基础上标定方位误差。同时,提出在误差补偿过程中,先补偿敏感方位误差再补偿位置误差的补偿方法,且给出了具体补偿算法。最后,通过仿真验证了标定和补偿方法的可行性。     

基于两级扩展Kalman滤波的海上多平台误差配准算法

为了建立统一态势图,利用平台的低精度导航信息和相互测量的位置信息来进行海上多平台传感器数据位置对准,避免了对高精度导航设备的依赖以及将地表近似为平面所带来的误差。分析数据位置对准过程中的主要误差来源,给出对准的坐标变换模型,分别构建关于导航系统误差和传感器系统误差的测量方程和状态方程,设计两级扩展Kalman滤波配准算法对两种系统误差进行在线估计和补偿,完成海上多平台的误差配准,为后续数据关联和融合提供更高精度的传感器数据。仿真实验结果验证了算法的正确性和有效性。     

基于因子图协同定位辅助的单星定位方法

在诸如行星探测,战争损毁等导航星座拒止环境下,单星定位系统可以快速部署为目标提供定位支持,但单星定位系统较大的定轨误差导致定位误差较大。针对上述问题,提出了一种基于因子图协同定位辅助的单星定位方法。首先,通过多组卫星不同时刻的伪距差值构建定位双曲面为定位目标提供连续定位并减小卫星和接收机钟差的影响;其次,利用多个定位目标之间的高精度测距信息建立协作因子图,并利用该协作因子图辅助单星定位系统的定位结果,从而提高定位精度。将所提出的单星定位方法与现有的多普勒单星定位方法和径向加速度单星定位方法从卫星定轨误差、测距误差和定位误差3方面进行对比。仿真结果表明,所提出方法的定位误差仅为其他两种方法的1%～10%。     

重力扰动对惯性导航系统初始对准的影响

随着惯性器件精度的不断提高与高精度导航系统发展的需要,重力扰动成为影响惯性导航系统(inertial navigation system, INS)精度的主要误差源之一。在考虑垂线偏差和重力异常的同时,首先利用解析法推导了重力扰动影响初始对准失准角的误差方程,并将其转化为姿态角误差方程。然后,分析并建立了INS的速度、位置和姿态的误差方程。最后,利用仿真实验验证了重力扰动对INS初始对准的影响。理论分析及仿真实验表明,重力扰动矢量直接影响初始对准姿态角,姿态角误差仅与水平面内的垂线偏差有关,而与重力异常无关。     

多系统组合导航仿真器设计

通过分析多种导航系统各自的特点,从对惯性导航系统误差状态的可观测性出发,考虑到校正方式的自由选择、滤波算法的不同采用以及信源的有效性检验等因素,建立了多系统组合导航模型,并采用Simulink工具搭建了该系统仿真器模块。仿真器能够自动地将处于工作状态的导航子系统按照最优准则组合起来,不但能够独立地执行,而且可以与其它导航系统仿真器一起集成在RT-LAB实时环境下正确运行。仿真结果表明,在满足精度的前提下,该系统具有导航信息的冗余性、互补性、容错性等良好性能。

Abstract：

By studying on observable of INS error states and the characteristic of each navigation system,considering the choice of the revision way,the adoption of different filtering algorithms and the verification of the information source,a multi-system integrated navigation model was built.The simulator module of this model was constructed by Simulink tools in MATLAB,which could integrate all active navigation subsystems automatically.The simulator not only could execute independently,but also could run accurately on RT-LAB real-time environment combined with other navigation system simulators.The simulation result indicates that the simulator has many good performances which include the flexibility in integration pattern of navigation systems,the redundancy and complementarity of navigation information,the fault tolerance of the whole system,etc.     

一类非线性系统仿真模型的建立及线性化

以惯性导航平台漂移误差模型为例,研究了一类非线性系统仿真模型的建立及其线性化的过程。我们把引起平台漂移的各种误差因素综合考虑在内,建立了描述平台漂移的比较完整的动态模型。该模型既便于随着所选择误差参数的增减进而行扩充或简化,也便于根据平台型号的不同做相应的修正,从而保证较好的可移植性。     

Error analysis on heading determination via genetic algorithms

1 .INTRODUCTIONHigh-accuracy headinginformationis ani mportantparameter which is used to ensure the security ofships and the kilter of the weapon systems . One ofthe main factors which affect the precision of navi-gation devices’heading information is initial erec-tion error and drift error of the devices . Dynamicinitial calibrationin dockis al ways a difficult prob-lem when navigation devices are first installed orthe ships are mooring. This results a series ofharmful effects such as l…     

单星InSAR系统基线模型的误差传播与精度反演

基于由光学手段测得的单颗干涉合成孔径雷达卫星的支撑臂矢量,通过转换关系建立空间基线模型。综合考虑基线模型在安装、测量和卫星在轨飞行等各环节的误差源,包含卫星姿态误差、外部副天线姿态误差、安装位置地面标定残差、卫星与天线在轨变形量、测量系统轴向标定残差以及硬件设备的测量误差等。分析各自的误差特性,给出多种因素误差源对于空间基线的误差传播机理,推导传播过程中的误差演化特性;基于理论推演的结果给出测量设备合     

JTIDS系统抗干扰体制研究

介绍了三军联合战术信息分发系统(JTIDS)的链路层结构以及它的三个抗干扰措施直扩,跳频,纠错编码;研究了针对系统抗干扰体制的建模和仿真方法,并在SPW仿真平台上加以实现;基于这种模型,对系统抗干扰体制中的纠错译码方法,跳频图案设计等关键问题进行研究,评估了JTIDS系统的抗干扰能力.