微惯性导航解算与数据实时显示系统设计

针对工程应用中微小体积的导航解算应用场合,设计了一种FPGA+DSP架构的硬件导航解算系统,并通过无线传输将载体的三维运动姿态信息显示到上位机上。该系统中,FPGA是核心控制器,用来控制MIMU数据采集、启动DSP解算和导航参数的无线传输;DSP作为导航解算处理器,完成了导航参数的解算和数据传输。本设计系统具有功耗低、体积小和灵活性高的特点,能够完成MIMU数据的采集解算、无线传输和上位机显示,试验证明该方案切实可行。     

采用双机协同的指令修正惯性中制导方法

为了修正中远距空空导弹惯性中制导过程中的导航误差,提出了采用双机协同的指令修正惯性中制导方法。首先,建立中制导段的运动方程,介绍双机协同探测获取导弹位置信息和角度信息的原理,给出弹上计算机解算导航信息的方法;其次,设计含有指令修正的捷联惯性导航系统(SINS),列出系统的状态方程和量测方程;最后,为解决导航系统的非线性问题,引入无迹卡尔曼滤波(UKF)算法。仿真结果表明:双机协同定位方法能够在一定的精度范围内解算出导弹的导航信息,UKF算法能很好地解决导航系统的非线性问题,采用双机协同的指令修正方法能够修正SINS的导航误差,提高中制导的精度。     

基于高性能DSP小型组合导航系统设计与实现

提出了一种利用微小型惯性测量单元（MIMU）、全球定位系统（GPS）以及三轴磁强计（TAM）所构成的小型组合导航系统设计方案.分别介绍了导航传感器的选择及系统的结构.设计了以TI高性能浮点DSP处理器为核心的导航计算机,完成数据采集和导航解算等功能,并根据导航系统误差模型融合各传感器信息,实现了基于Kalman滤波器的组合导航算法.通过原理样机的实测数据验证了方案的可行性.     

飞航导弹四维精确制导仿真研究

以多弹协同制导律研究为背景,针对四维制导控制中的时间协同和空间协同问题进行了系统的研究.在原有的三维空间的基础上增加时间维,使导弹满足协同作战的四维制导要求.而到达时间的控制又与导弹的速度和飞行路径有直接的关系.在设计了高度速度解耦控制器并设计了BTT导弹协调回路、高度补偿回路、速度补偿回路之后,完成了四维制导控制系统的整体设计并进行了仿真试验研究,通过仿真验证了所设计的控制系统可以实现多弹协同作战的时间协同和空间协同问题.     

飞航导弹四维精确制导仿真研究

本文以多弹协同制导律研究为背景，针对四维制导控制中的时间协同和空间协同问题进行了系统的研究。在原有的三维空间的基础上增加时间维，使导弹满足协同作战的四维制导要求。而到达时间的控制又与导弹的速度和飞行路径有直接的关系。在设计了高度速度解耦控制器并设计了BTT导弹协调回路、高度补偿回路、速度补偿回路之后，完成了四维制导控制系统的整体设计并进行了仿真试验研究，通过仿真验证了所设计的控制系统可以实现多弹协同作战的时间协同和空间协同问题。     

基于线性二次型高斯（LQG）理论的最优制导规律

以线性二次型高斯（LQG）理论为基础，研究一种最小化末端脱靶量和拦截周期内控制能量消耗的具有可变有效导航比的LQG最优制导规律，分析了这种制导规律的有效导航比及其在战术导弹上的应用，应用伴随方法对这种制导规律进行制导性能仿真计算。结果表明：这种制导规律的控制精度高，机动过载要求小。     

分布式通信模式下的多导弹协同制导与控制律

针对基于分布式通信数据链的多枚侧滑转弯导弹采用领弹-从弹模式协同作战的问题,提出一种协同作战制导控制方法.假设领弹按照比例导引律攻击目标,设定领弹和从弹之间的通信拓扑并设领弹为唯一的根节点,将各导弹的弹目距离作为协调变量,在弹间通信拓扑固定和跳变的情况下,研究了能使各从弹的弹目距离与领弹的弹目距离达到协同一致的一致性协调策略,从而得到各从弹的期望弹目距离.基于反馈线性化方法,并考虑框架角等约束,推导了能够使从弹的实际弹目距离跟踪期望弹目距离的速度前置角指令.综合考虑侧滑转弯导弹的制导与控制问题,建立了其在水平面内运动的制导控制一体化模型,基于滑模动态面控制理论,设计了能够良好跟踪速度前置角指令的鲁棒控制器.仿真结果验证了所提出协同制导控制方法的有效性.      

三体对抗中的自适应协同突防策略

针对三体对抗中由目标飞行器释放的弱机动防御弹难以精确打击高机动来袭拦截弹的问题,提出了一种目标-防御弹的自适应协同突防制导策略。首先,根据已知的拦截弹的制导策略和运动信息,以最小化脱靶量和控制代价为目标,通过系统降阶,利用最优控制理论设计了目标-防御弹的最优协同制导律。接着,考虑实际攻防对抗中拦截弹制导策略未知的情况,采用基于平方根容积卡尔曼滤波的多模型自适应滤波器估计拦截弹的制导策略和运动信息,利用模型概率对各模型的最优协同制导律进行混合输出,得到自适应协同突防制导律。仿真结果表明:最优协同制导律能让目标飞行器协助防御弹在不具备机动能力优势的情况下成功打击拦截弹,且脱靶量小于0.1m;自适应协同制导律能够准确地估计拦截弹的运动状态,并使得防御弹在目标飞行器配合下以较小的控制代价精确地打击拦截弹,脱靶量有97%的概率落入小于0.765m范围内。     

旋转弹用微惯性测量组合数模混合信号采编系统设计

针对某型号旋转弹用微惯性测量组合实际应用需求,设计并实现了一种基于FPGA的大容量微惯性测量组合(MIMU)数据采编系统。以ADS8365采样转换模拟量,以MAX3490实现RS422接口信号电平转换。将MIMU输出的数据存储到FLASH存储器中,实现对弹体整个飞行过程中信息的准确采集。探讨了系统硬件电路搭建、时序逻辑控制设计方法,重点叙述了FPGA控制数据采编与存储时序逻辑设计。实验证明该系统很好地实现了对MIMU输出的数模混合数据的采集,具有小型化、低功耗、抗高过载等优点,非常适用于惯性导航中需多通道混合数据采集的应用场所。     

拦截高速目标的中制导次优弹道修正

针对临近空间飞行器的快速发展所带来的拦截高速目标作战需求,应用模型静态预测规划（model predictive static programming,MPSP）方法设计了一种中制导次优弹道修正算法.首先,通过分析中末制导交接班时刻拦截弹的最佳交接状态,得到了零控拦截条件,该条件由拦截弹和目标的速度比以及二者的速度前置角唯一确定;其次,针对不满足零控拦截条件的情形,分析了在引入比例导引作为末制导律前提下的捕获区,得到了拦截弹和目标速度前置角组成的平面内的捕获区基本构成,建立了中末制导交接班时刻拦截弹需要满足的捕获区约束;然后利用高斯伪谱法（Gauss pseudospectral method,GPM）得到了满足零控拦截条件的基准弹道,应用MPSP设计了考虑捕获区约束条件限制的弹道修正算法;最后,仿真结果验证了所提方法的合理性以及有效性.      

一种可与安全系统集成的车载导航系统

驾驶、导航与安全保护一体化,可以改善车辆的安全性,提高其舒适程度.车载导航系统采用微惯性测量组合、磁强计、GPS实时测量车辆的姿态和位置信息.通过CAN总线与安全保护系统相连,可以实现导航与安全一体化集成.给出了基于嵌入式工业计算机和数字信号处理器的系统结构、硬件组成及软件工作流程等设计结果.     

小型无人机SINS/GPS组合导航系统研究

根据SINS/GPS组合导航的基本原理,在一个装有微型化IMU模块的MUAV自驾仪上设计了MUAV的SINS/GPS组合导航系统的联邦滤波算法,并对该导航系统进行了静态和动态实验。实验结果表明:采用联邦Kalman滤波能够有效的消除导航参数误差,提高导航精度。该导航系统可以满足小型无人机的导航要求。     

基于MEMS的惯性导航系统研究与设计

提出了一种基于MEMS的捷联式惯性导航系统硬件和软件设计方法。设计了以ARM9处理器为核心的硬件平台,介绍了核心处理器及惯性器件的选型,给出了硬件系统组成;提出了基于嵌入式实时操作系统的软件设计方法,给出基于该操作系统的多任务设计方法及导航算法流程;该导航系统能够实现MEMS信息的实时提取、计算、位姿输出。     

基于LabWindows/CVI的数据处理系统设计与实现

虚拟仪器系统是目前工业测试技术中新兴的系统,本文针对人工增雨火箭发动机试验数据设计了一种功能强大的数据处理系统,详细介绍了基于LabWindows平台利用C语言进行仪器程序设计的方法,利用不同的软件模块实现不同功能,开发成本低、开发周期短、升级和维护容易,而且用户可以根据需要进行扩展,方便实现人机交互。     

基于自适应动态规划算法的小车自主导航控制策略设计

小车自主导航系统是路径规划领域研究的难点问题。本文利用自适应动态规划算法对小车自主寻路、避障的控制策略进行了设计。介绍了仿真过程中小车检测环境状态量的方法,提出了小车通过连续型奖励/惩罚信号自主学习寻路、避障的控制策略,并结合虚拟现实技术创建了不同路径和不同障碍物状态的仿真环境。通过不同路径状态的仿真实验,验证了自适应动态规划算法在解决小车自主导航避障控制策略问题上的可靠性和稳定性。     

全向移动机器人运动控制系统的研究与实现

利用数字信号处理器为核心控制芯片，以足球机器人为应用对象，进行了三轴全向移动机器人运动控制系统的设计与实现。通过运动学分析，对平移、原地旋转、边平移边转身3种运动方式进行了研究和建模；采用上位机、无线模块、DSP控制模块、指南针等硬件设备搭建硬件系统，实现了各种运动模式。经联机调试，系统运动灵活，定位和姿态精确，可为其他全向移动平台的设计提供理论与实践的借鉴，也可为控制算法的研究提供硬件条件。     

一种基于ER模型的数据仓库多维建模方法

结合Ralph Kimball和Inmon的数据仓库设计和架构思想,以建设某学院办公自动化数据仓库为例,提出一种基于实体联系(ER)模型的数据仓库多维建模方法。该方法从构建数据仓库全局角度指导维度建模,同时兼顾用户需求与底层数据,从而得到既能满足用户需求、又具扩展性的维度模型。该方法规范了数据仓库的逻辑模型建模过程,可以为多维模型的设计提供方法上的指导。     

SINS/GPS组合导航和末端寻的复合制导半实物仿真

针对采用SINS/GPS组合导航及末端寻的复合制导体制的制导弹药,为检验组合导航系统和制导控制系统的工作性能,设计了半实物仿真系统框架结构.设计半实物仿真时序,采用基于频率调度(FBS)机制,实现仿真的实时性和同步性.探讨并解决了仿真中多CPU时钟同步问题.仿真结果表明,捷联惯导算法正确,解算时延较小,GPS修正效果良好,组合导航系统可顺利完成中末制导交班;制导控制系统设计合理,对于静止和机动目标,落点射击精度和落角均满足设计要求.     

航弹SINS/GPS组合导航系统半实物仿真试验设计

针对某型远程航空弹药SINS/GPS组合导航系统的组成,设计了SINS/GPS组合导航的半实物仿真试验框架结构,探讨了在试验过程中多机时钟同步的问题,检验了捷联惯导系统导航计算机的解算性能和GPS信息的修正效果.试验结果表明,捷联惯导系统的算法正确,解算精度和解算时延满足控制系统的要求,GPS信息修正效果良好,SINS/GPS组合导航系统可以应用到航空弹药的制导与控制系统中.