GPS/SST/SINS组合导航系统研究

提出了卫星/捷联星光/捷联惯导组合导航系统的方案和组合结构,采用改进的集中滤波对多传感器信息进行数据融合和导航状态的最优估计.该组合导航系统将捷联星光跟踪仪的姿态信息、高动态GPS的位置、速度信息与捷联惯导进行组合滤波,全面提高导航的姿态、速度和位置精度.同时该组合导航系统以弹道导弹为应用对象,设计并实现了基于弹道导弹的GPS/SST/SINS组合导航系统实时仿真平台,仿真结果表明该组合导航系统能提高导弹的导航精度,滤波算法稳定可靠.     

应用联邦自适应UKF的卫星多传感器数据融合

在卫星自主导航系统中,一方面,系统状态模型存在难以准确建模的问题,要求信息融合算法具有一定的自适应性;另一方面,系统的量测模型通常具有较强的非线性,又要求信息融合算法在强非线性下保持较高的精度和鲁棒性. 针对以上两个问题,本文提出了基于星敏感器、红外地平仪、磁强计、雷达高度计、紫外敏感器的多信息联邦自适应UKF组合导航方案,该方案将多个导航传感器提供的信息在联邦滤波器里融合,并采用自适应UKF算法构建联邦滤波器的子滤波器. 采用这种方案,可有效组织并充分利用导航传感器提供的导航信息,并且系统模型具有一定的自适应性. 数字仿真结果表明,与传统的联邦卡尔曼滤波方法相比,该方法更适合于非线性较强、系统模型参数不准确的场合,有效提高了导航精度.     

考虑SAR图像导航量测特性的SAR/INS组合导航非线性滤波

SAR/INS组合导航系统中,当SAR量测输出时间间隔较长时,惯性导航得不到及时修正,系统将具有较强的非线性特性,导致常规卡尔曼滤波算法的精度受到影响甚至滤波发散. 为了提高组合导航的精度,该文结合惯性导航系统的非线性模型,设计基于无迹卡尔曼滤波(UKF)解决非等间隔量测修正的SAR/INS组合导航非线性滤波算法,并通过协方差分析对比研究常规卡尔曼滤波和该文算法的性能. 仿真结果验证了该文算法具有更高的精度.     

星敏感器图像显示验证VGA接口设计

设计了星敏感器图像验证VGA显示接口,采用单片FPGA实现了输入图像数据处理、VGA时序产生等功能.实验仿真表明,该系统逻辑时序设计正确,能很好地完成对星敏感器星点定位、星图识别等功能测试的监视工作.     

基于单片FPGA的星提取星识别图像处理IP核研究

给出了一种星敏感器星提取和星识别算法的并行处理方案,设计了在一片FPGA芯片上实现星点提取和星识别功能的IP核．该IP核有利于提高星敏感器星图处理的数据更新率及可靠性,降低系统功耗,缩小系统体积．     

北斗卫星导航系统在地震监测中的应用研究

本文对我国正在建设的北斗卫星导航系统的概况进行了介绍,根据北斗系统的主要功能及地震监测特点,探讨了该系统应用于地震监测的方法,并给出了基本的应用方案,最后对北斗卫星导航系统在地震监测中的应用前景进行了展望。     

基于偏振光/DVL/SINS的水下机器人自主导航方法

针对未知海域中水下机器人难以实现自主导航的问题,提出了一种基于偏振光/多普勒测速/SINS组合的自主导航方法。依据水下偏振光相机测向原理建立了偏振光/SINS姿态组合系统,依据多普勒测速原理建立了多普勒/SINS速度组合系统,并基于联邦Kalman滤波器实现了组合导航系统的信息融合。通过仿真实验验证,本文提出的组合导航方法相比于现有组合方法具有更好的定位精度和容错能力,能够满足水下机器人进行无源自主导航时的精度和可靠性的要求。     

组合导航直接滤波模型中的高斯粒子滤波

利用高斯粒子滤波技术和直接滤波模型实现了SINS/GPS组合导航系统的数据融合. 首先对高斯粒子滤波进行改进,选取合适的重要性函数并简化滤波流程,然后直接采用惯导参数和GPS伪距等变量建立组合导航直接滤波非线性模型. 讨论了SINS/GPS 组合导航系统中的高斯粒子滤波的具体实现方法. 实验结果表明,该滤波方法能较好地满足组合导航的精度要求. 和其他滤波方法相比,高斯粒子滤波对系统和噪声模型要求比较宽松,因此在直接滤波中有一定的优势.     

以“中国创新”助推“中国模式”

正近年来,我国在科技创新领域涌现出了一批以蛟龙、天眼、悟空、墨子、慧眼、大飞机为代表的重大科技创新成果。我国老百姓无不自豪地点赞:"厉害了,我的国!"北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要,自主建设、独立运行的卫星导航系统,是为全球用户提供全天候、全天时、高精度的定位、导航和授时服务的国家重要空间基础设施,具有定位、导航、授时和短报文通信功能。全国政协委员、北斗卫星导航系统总设计师杨长风表示,目前北斗系统结合地基增强系统,提供实时厘米级高精度服     

国产北斗设备研发助力珠峰登顶测量

<正>据悉,2020珠峰高程测量登山队于北京时间5月27日11:00成功登上珠穆朗玛峰峰顶,圆满完成了峰顶测量任务。这是我国继1975年和2005年两次权威珠峰高程测量之后,第三次对珠峰开展权威的高程测量。与前两次珠峰高程测量相比,此次珠峰高程测量全面推动国产仪器装备应用,国产仪器设备担当主打,尤其北斗卫星导航系统贯穿2020高程测量全过程,国产北斗卫星接收机登顶珠峰,有力地证明了我国卫星导航技术的自主创新能力和国产导航装备性能水平。我国于20世纪开始探索卫星导航系统发展道路,最终立足国情提出了国际首创混合星座设计的北斗系统。     

卫星导航系统与气压高度计的信息处理与融合

提出一种卫星导航系统与气压高度计的高度数据融合算法. 利用ARIMA(autoregressive integrated moving average)模型信号降噪技术对卫星导航系统和气压高度计的高度信号进行降噪处理. 建立高度测量系统的状态方程和量测方程,并结合卡尔曼滤波对高度数据进行第1 次融合,再利用递推加权最小二乘法对高度数据进行第2 次融合,得到精度更高的飞行高度信息. 实测数据分析结果表明：该算法所获得的高度信息与气压高度计、卫星导航系统相比,标准差降低一半以上,有效地提高了测量精度,可满足飞行器对高度测量信息的要求.     

机器视觉辅助的无人机空中加油相对导航

为准确获取无人机空中加油对接阶段的相对位姿信息,提出了一种机器视觉辅助的INS/GPS/MV 组合导航方案,研究了机器视觉图像的特征点提取与匹配算法. 引入相对惯导误差,建立了全局滤波器的增广状态方程,并根据杆臂矢量推导了GPS和机器视觉量测方程. 设计了基于联邦滤波器结构的全局多速率扩展卡尔曼滤波算法,以融合多速率传感器信息,并与标准EKF算法进行对比. 仿真结果表明,所提出的算法能有效融合惯导、GPS和机器视觉的测量信息,使导航参数的精度和输出带宽均满足导航系统的设计要求,有利于改善无人机的飞行品质,放宽对飞控系统的性能要求.     

基于正交试验的GNSS应用方法

在全球卫星导航系统(global navigation satellite system, GNSS)中,随着四大卫星导航系统的发展与完善,GNSS应用步入了多系统组合的新时代.为此,研究了GNSS多系统组合定位问题,运用正交试验法对GNSS多系统组合应用进行试验和设计,即3个因素不同水平的正交试验.试验中以位置误差均方根和PDOP平均值为GNSS定位精度的评价指标,选取组合的系统、频率、高度截止角3个因素,每个因素有不同的水平,因此选用合适的混合水平正交表.最后选用合适的接收机进行试验,根据试验结果运用综合平衡法得出在特定地区特定环境下GNSS多系统组合的最优应用方案.试验表明,采用该方法解决GNSS多系统的优化组合问题是切实可行的,数据计算和结果分析更加简便客观.     

单脉冲星自主导航系统可观测性分析

研究了基于单脉冲星的卫星自主导航系统中的重要理论问题——可观测性问题.建立了系统的状态方程和量测方程,根据扩展卡尔曼滤波对系统模型进行线性化处理的特点,采用分段式定常系统(PWCS)的可观测性分析方法分析系统的可观测性,经理论分析可知,系统的可观测矩阵接近奇异,可观测性较差.仿真结果表明：利用单颗脉冲星的量测信息能够修正卫星轨道动力学预报的位置和速度估计值,在短期内可将其误差控制在一定的范围内,但是很难实现长期的卫星自主轨道保持.     

一种基于星体特征值的全天星图识别法

为了解决全天三角形星图识别法运行时间较长的问题,提高星敏感器测量飞行器姿态的实时性,提出了一种基于星体特征值的全天星图识别法。该算法根据星敏感器捕获星体的原理,分析了星体附近区域的特征信息,采用星体特征值作为星体的匹配因素,并建立了基于星体特征值的全天星图识别法模型。仿真过程选择标准天文星表来提供星体数据,并从中抽取13332颗星体构成候选星表,来对算法进行仿真。仿真结果显示:与传统的全天三角形星图识别法相比,该算法具有更短的运行时间和更高的星图识别率。     

基于线阵CCD视觉导航系统设计

提出了一种基于线阵CCD机器人视觉导航系统.实现了将线阵CCD控制、路径图像二值化预处理、嵌入式NIOSII处理器、步进电机驱动整合在一片FPGA中.与传统模式下的电路板级模块化设计相比,具有集成度高、实时性好、可靠性高的优点.结合QuartusII仿真软件进行功能验证更为便捷,可在不改动硬件的前提下实现系统修正,缩短开发周期提高了效率.