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.     

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。     

光纤陀螺捷联惯导系统改进航姿算法应用

捷联惯导系统一般采用旋转矢量姿态算法来消除圆锥误差的影响,从而提高姿态解算精度. 该文针对不同精度等级的角速率输出光纤陀螺,采用适合工程实现的低阶旋转矢量姿态算法,在多种不同程度的经典圆锥运动下进行了一系列仿真测试,确定了多子样旋转矢量算法在多种典型工程环境中的最优子样数,并在高性能微型数字信号处理器(digital signal processor, DSP)导航计算机上对旋转矢量姿态算法进行了试验,得到了理想的效果.     

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.     

SINS/北斗/星敏感器组合导航系统研究

将北斗卫星导航系统和星敏感器共同运用到组合导航中,以无反馈模式的联邦滤波器为基础,构建了SINS/北斗/星敏感器组合导航系统.根据北斗和星敏感器的特点,分析了系统产生量测延时和异步的原因,并对系统的量测延时和异步问题提出了解决方案.仿真表明,该组合导航系统具有较高的精度和容错性能.为北斗定位系统在国防上的应用提供了一条新思路.     

捷联惯导初始对准的超球体采样SRUKF算法

平淡卡尔曼滤波(UKF)在捷联惯导系统静基座大方位失准角初始对准中计算量大,且滤波数值不稳定. 针对这一问题,该文将超球体采样策略与平方根UKF(SRUKF)算法相结合,提出一种改进的SRUKF算法. 该算法在保证其滤波精度和UKF算法相当的前提下,通过引入超球体采样减少了采样点数,提高了计算速度. 并以协方差阵的平方根矩阵代替协方差阵参加递推运算,减少了计算机舍入误差,提高了滤波数值稳定性. 仿真结果表明,该算法在保证初始对准滤波精度的前提下降低了计算量,提高了滤波性能.     

对偶四元数导航的简化算法

摘要： 针对原始对偶四元数导航算法计算量大的问题推导了一种简化算法,对原始算法的矢量求解进行数学化简,使引力速度、非引力速度和位置矢量的求解变得简单明了,物理意义明确清晰. 通过近似将简化算法中的非引力速度公式再次化简而得到近似算法. 仿真导航显示,简化算法与原始对偶四元数法解算的位置精度相同,均高于传统捷联导航算法,而简化算法计算量最小;近似算法的位置精度与简化算法相比无明显下降.     

GPS/INS组合导航中的自适应滤波算法

研究了GPS/INS导航系统中的不确定噪声问题,给出了一种基于协方差匹配技术的自适应卡尔曼滤波算法,该法当测量噪声的协方差已知时可以自适应估计出系统噪声的协方差.它是在滤波过程中通过判定系统噪声的协方差是否发生了变化,若它发生了变化再估计出新的协方差,然后再按得到的噪声统计估计值计算新息序列的协方差阵,因此有效地提高了滤波结果的精度并消除了滤波发散现象.数字仿真表明效果良好.     

跨音速大气/惯性攻角两步融合算法

攻角是飞机飞行的重要状态参数,也是飞控及导航系统必需的参数,现代战机对攻角精度要求越来越高.大气数据系统在跨音速条件下性能严重下降,大气攻角精度受到很大影响. 针对试验机大气数据传感器的配置特点,该文设计了一种基于变参数互补滤波器与神经网络的跨音速大气/惯性攻角两步融合算法,实现惯导系统和大气系统的攻角信息融合. 首先进行跨音速惯导天向回路解算,而后利用互补滤波器与神经网络对大气/惯性攻角进行互补融合与修正,使最终的融合修正攻角平稳、可靠,逼近真实攻角. 本文利用某型飞机的实际试飞数据对两步融合算法进行了验证. 结果表明,融合修正后的攻角能够基本去除跨音速飞行阶段原始大气攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合.     

滤波角速率输入的圆锥误差补偿

为了提高光纤陀螺捷联惯性导航系统精度,提出了滤波角速率输入的圆锥误差补偿方法。根据滤波前后物理量圆锥效应的不同,分析滤波圆锥误差准则,并依据滤波角速率求取滤波角增量的算法,推导了滤波角速率输入的捷联惯性导航系统圆锥误差补偿中的误差补偿系数和误差主项。结合光纤陀螺特性的对比仿真结果表明,滤波角速率输入圆锥误差补偿算法精度比传统姿态算法精度高2～3个数量级。滤波角速率输入圆锥误差补偿算法更贴近工程,对提高角速率陀螺构建的捷联惯性系统精度具有重要理论和工程意义。     

对偶四元数在航天器相对导航中的应用

为了提高航天器相对位置和姿态测量的实时性和准确性,提出一种利用对偶四元数位姿模型来求解航天器相对位姿的方法. 该方法统一考虑目标航天器和追踪航天器本体坐标系间的相对旋转和平移,采用螺旋向量法更新对偶四元数. 建立了相机测量模型来测量航天器的相对位置和姿态,并选择扩展的卡尔曼滤波来消除随机噪声对状态更新和测量过程的干扰. 仿真结果表明该导航算法能满足航天器相对导航的精度要求,验证了该算法的可行性.     

可量测序列影像的加权整体最小二乘导航

提出顾及观测方程系数矩阵误差的可量测影像定位定姿算法及其权值确定方法,实现了利用可量测序列视觉影像与DGPS/IMU 融合导航计算. 计算结果表明：采用加权最小二乘算法可较好地克服可量测序列影像定位定姿算法中系数矩阵误差的影响,精度高于最小二乘法,当GPS 失锁2.5 km 时可达到优于13 m的定位精度和
0.1m 的定姿精度.