阵列天线空时GPS中频信号建模与仿真

摘要：该文通过分析GPS信号的特性对单天线GPS中频信号进行建模,给出了阵列天线空时GPS中频信号的模型. 建模过程考虑了卫星星钟误差、大气层误差、接收机钟差、噪声等各种误差因素的影响. 设计了阵列天线空时GPS中频信号仿真器,该软件具有设计灵活、可扩展、易于使用的特点. 利用频谱分析方法对仿真生成信号的正确性进行验证,并应用空时自适应处理方法验证了阵列天线空时GPS中频信号模型的正确性. 关键词：     

一种基于抗差滤波的行人导航算法研究

行人导航系统(pedestrian navigation system, PNS)通常采用全球定位系统(global positioning system, GPS)和航位推算(dead reckoning, DR)组合导航的方式进行定位,因此其定位精度易受GPS定位误差特别是定位粗差的影响。为了减小这种影响,提高行人导航系统定位精度,采用了一种基于抗差滤波的GPS/DR组合行人导航算法。该算法首先对DR系统误差建模,获得行人导航系统卡尔曼滤波模型,再通过GPS与DR系统观测量之差,估计当前观测噪声与先验统计特性的符合程度,利用等价权实时调整观测权值,以避免观测粗差对组合导航精度的影响。最后通过对实测数据的分析表明,在GPS定位误差较大或含粗差情况下,该方法较卡尔曼滤波算法能明显抑制定位误差的影响,将定位精度提高5 m左右,能够在不增加硬件的基础上有效提高GPS/DR组合行人导航精度。     

基于故障检测的惯性航姿系统内阻尼姿态组合算法

在平台式惯导系统中可通过阻尼网络来阻尼系统的振荡误差,而在捷联惯性航姿系统中也可以借鉴这个思想,通过加速度计的信息对陀螺漂移进行修正.文中提出了分别利用陀螺仪和加速度计来解算载体姿态,然后通过卡尔曼滤波器进行数据融合的方法.由于加速度计信息进行阻尼的方法只有在系统处于非加速度运动状态才可用,因此,本文将故障检测理论中的残差χ 2检验法应用在卡尔曼滤波器中,进行运动状态的实时判断,并根据判断结果进行相应的处理.此外,算法中还考虑到传感器测量野值带来的影响,提高了算法的容错性能和灵敏度.最后,采用实际系统的动静态试验验证了本算法的有效性.     

基于改进反向传播算法的跨音速攻角补偿修正研究

跨音速飞行时攻角传感器误差显著增大,严重影响飞机的正常飞行。针对飞机试飞与正式装备时攻角传感器采取不同配置的特点,以及传统反向传播(back-propagation, BP)算法的不足,基于改进BP算法中Levenberg Marquardt (LM)算法,设计了一种跨音速攻角补偿修正算法。利用某型飞机的实际试飞数据对基于LM算法的BP神经网络进行了训练与测试,结果表明,经BP神经网络补偿修正后的攻角能够基本消除跨音速段原始测量攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合效果好。     

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.     

结合惯性导航特性的快速景象匹配算法

针对景象匹配/惯性组合导航对图像匹配算法实时性、鲁棒性、精确性的要求,结合惯性导航的工作特点,深入分析快速鲁棒特征(speeded up robust feature, SURF)算法主要技术特征,研究了其影响导航性能的主要因素。结合惯性器件的误差特性,提出针对导航应用的SURF改进方法,较好地增强了算法的实时性、稳定性、可控性。在图像匹配基础上,构建适应景象匹配算法的空间变换模型,从而在理论上检测图像匹配的正确性并求解导航参数。研究结果表明,基于SURF研究的景象匹配算法具备亚像素级精度、毫秒级实时性和优越的抗形变能力。     

六余度配置MEMS-IMU误差标定

研究捷联惯性传感器多余度配置系统的标定. 分析了多余度惯性传感器各参数的测量原理及算法关系,针对典型的非正交配置（六传感器正十二面体）的多余度惯性测量单元(IMU),导出六位置转动标定方法,给出了计算误差模型参数的数学推导过程,建立了余度MEMS-IMU误差模型的解析表达式. 实验结果表明：该方法精度高,可有效估计出六余度MEMS-IMU的误差模型参数,提高惯导系统精度.     

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.     

熵的地形信息分析在高程匹配中的应用

面向地形轮廓匹配(TERCOM)高程辅助导航,定义了地形独立因子和地形信息熵,详细阐述了地形信息熵的统计特性,提出了不同尺寸地形分块的熵值关系;提供了多项地形参数的数学模型,并运用地形的信噪比、粗糙度、坡度、相关长度以及地形信息熵,对数字高程模型(DEM)地形的导航性能和适配性进行了定性和定量的分析,给出了关系曲线图;通过在模拟地形上统计分析、设定阈值,运用地形信息熵进行了适配区域的选择,并得到了较好的导航性能指标;本文的分析结果可作为建立可导航地形数据库、局部适配区域评估、航线规划的重要依据.     

试析高速公路工程试验检测与质量控制措施

随着我国交通建设的迅猛发展,试验检测的应用越来越广泛.试验检测是监控公路工程质量的重要手段,客观、准确、及时的试验检测数据是公路工程实践的真实记录,是指导、控制和评定工程质量的科学依据,试验检测技术作为公路工程质量管理中的重要环节在整个工程建设中具有十分重要的作用.本文针对我国国前公路工程建设过程中存在的质量问题并结合本人多年从事公路工程试验检测工作的经验,探讨了高速公路工程试验检测与质量控制措施.