基于地磁定轨和扩维卡尔曼滤波的导航算法

为了克服扩展卡尔曼 (Kalman)滤波算法对噪声统计特性的约束 ,针对磁强计量测噪声为有色噪声伴常值干扰的特性 ,提出了一种基于扩维Kalman滤波算法的地磁导航算法 .该算法为了使量测噪声白噪化 ,引入了 2个新的状态变量 ,此时测量噪声是均值为 0的高斯白噪声 ,并满足扩展Kalman滤波算法的约束条件 .对由此构成的系统使用扩展Kalman滤波算法 ,可以得到扩维Kalman定轨导航算法 ,利用该算法可以获得国产磁强计的导航精度 ,其地心距模的估计误差为 2 0km ,速度模的估计误差为 10m/s .卫星的实测数据仿真结果表明 ,该导航算法具有较好的稳定性和收敛性 ,克服了扩展Kalman滤波算法的发散问题     

基于无迹卡尔曼滤波的导航星座并行式自主定轨

针对卫星轨道动力学模型的高度非线性及星座自主定轨的高精度需求,基于星间双向测距观测信息,提出了采用无迹卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter, UKF）作为星载算法的导航星座并行式自主定轨方案,并且给出了UKF算法中可见星先验信息引入的额外方差矩阵,以保证滤波的稳定性.仿真结果表明,该方案可以实现星座的长期自主定轨并维持一定精度.
     

北斗卫星整网集中式自主定轨算法研究

由于分布式定轨算法只能得到局部次优解,为进一步提升北斗卫星自主导航算法精度,对北斗卫星整网 集中式定轨算法在轨实现方法进行研究。设计了基于推广卡尔曼滤波算法的整网集中式定轨算法及其在轨实 现流程,并利用北斗卫星上的龙芯1E300 处理器对算法精度及工程可行性进行了评估。仿真结果表明,整网集 中式算法精度优于分布式导航算法。且通过在龙芯1E300 处理器上仿真验证可知,集中式导航算法已具备星 上使用条件。     

基于地磁信号的冗余保险方法研究

针对非旋或微旋弹引信第二环境力微弱和不容易识别的问题,考虑到地磁场强度的方向性,提出应用三轴磁传感器检测炮口地磁信号,获取弹丸出炮口信息,以此作为引信冗余保险激励环境信息.分析了基于地磁信号的冗余保险方法,建立了三轴磁传感器检测地磁信号的数学模型,通过对国内不同区域、不同发射情况的仿真分析,结果表明:应用弹丸出炮口的地磁信号作为弹丸引信的第二环境激励,方法可行;应用三轴磁传感器可避免单轴磁传感器敏感地磁信息的盲区问题,保证了基于地磁信号的冗余保险方法的可靠性.     

非线性容错滤波在基于磁强计自主导航中的应用

地磁场矢量是卫星的位置函数,利用三轴磁强计的测量信息可实现近地卫星的自主导航.当测量值存在野值时,滤波收敛变慢甚至发散.采用基于残差正交性质的EKF容错滤波方法,实现了野值的即时修正和故障诊断,使滤波器具有较强的鲁棒性.仿真结果表明该方法行之有效.     

地磁滤波导航技术的研究现状

变化磁场是地磁导航的主要误差来源之一,选择合适的滤波算法消除变化磁场干扰是提高导航精度的关键。本文分析了运动平台上磁场观测系统的物理特征,综述了地磁滤波导航技术的研究现状,针对存在的问题提出了解决方法,并展望了地磁滤波导航技术的发展趋势。     

自主视觉导航方法综述

深入研究视觉导航方法,对自主视觉导航方法进行了综述。阐述了视觉导航方法的分类方式,并按照视觉导航系统对地图的依赖性进行分类（即基于地图的视觉导航、地图生成型视觉导航和无地图型视觉导航）,对视觉导航的发展进行综述;给出了视觉组合导航系统的发展现状。对近年视觉导航领域文献的分析表明,视觉导航的研究热点在向智能化和多传感器融合方向延伸。     

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GPS的移动平台路径控制方法研究

结合国内外在GPS发展领域的研究现状,对GPS动态导航数据处理中需要注意的问题进行了综合分析.通过分析提取的GPS信号,得到GPS动态导航数据处理过程中定位数据的存在不稳定性的结论,针对实际情况设计出简单可行的滤波算法,将真实的GPS定位信息从各种干扰中实时最优的估计出来.在对处理过的数据进行深入分析的基础上,通过数学建模和相关实验设计出简单可行的GPS自动导航控制算法.在程序优化设计上,利用系统时钟来控制转动角度的大小,大大提高了整个软件系统的工作效率.测试结果证明采用的方法基本可以满足要求,移动平台通过GPS自动导航可以顺利到达所设置的目标点.     

一种利用星敏感器的卫星自主定轨方法

研究了一种利用星敏感器的自主定轨方法，通过建立较为完善的仿真模型，包括卫星的姿态运动仿真以及对背景恒星的观测仿真等，进行了这种自主定轨方法的模拟计算，证实了该方法的可行性，并对星敏感器在星体坐标系中的取向与自主定轨精度的关系进行了理论和计算分析．     

一种基于星敏感器的自主导航方法

由于惯性器件存在漂移,很难进一步提高采用惯性设备提供水平基准来实现星敏感器自主导航精度;而由于大气模型不精确,很难进一步提高利用星光折射来实现星敏感器自主导航的精度。为此,本文提出根据星敏感器的识别结果以及激光水平测量部件分别测量星敏感器的两个像平面轴来实现星敏感器自主导航。外场实验结果表明:采用本文的方法来实现星敏感器自主导航不仅能为载体提供角秒级精度的三轴姿态,而且能为载体提供角秒级的载体经度和纬度,所以该系统为载体提供了高精度的导航信息。     

基于星敏感器和星间链路的卫星星座自主定轨研究

以对地定位观测三星星座为例, 研究了联合星敏感器和星间链路测量信息的卫星星座自主定轨方法. 通过仿真三星星座星间链路观测和CCD星敏感器对背景恒星的观测, 生成两种类型的仿真观测资料, 基于这些资料建立了星座联合自主定轨的测轨方程, 在此基础上进行了星座自主定轨的仿真计算. 综合考虑各种定轨方案以及潜在的各种测量误差的影响, 对卫星星座自主定轨精度进行了比较和分析, 结果表明所采用技术手段应用于卫星星座自主定轨是可行的, 并形成了若干研究结论, 对于这种自主定轨技术拓展应用于更广泛意义下的卫星编队星座具有重要的参考价值.     

椭圆限制性三体问题模型下平动点拟周期轨道卫星的自主定轨分析

基于椭圆限制性三体问题,研究了平动点轨道卫星导航星座仅利用星间测距进行自主定轨的技术。分别分析了平面Lyapunov轨道和垂直Lyapunov轨道上卫星仅利用星间测距进行自主定轨的精度。为了提高拉格朗日轨道导航星座对月球空间的覆盖范围,设计了由地月系的L1、L2、L4和L5四个平动点附近的拟周期轨道上的卫星构成的导航星座,分别利用扩展卡尔曼滤波方法和无迹卡尔曼滤波方法进行了自主定轨仿真分析,结果表明:平动点轨道导航星座可以仅利用星间测距实现长期高精度自主定轨。     

基于Kalman滤波的多用户检测算法

研究了码分多址(code d ivision mu ltip le access,CDMA)存在很强的多址干扰(mu ltip le access interference,MAI)时,基于Kalm an滤波的盲自适应多用户检测算法,并与基于LMS,RLS滤波的自适应多用户检测算法相比较.通过仿真实验,可以看出该算法收敛速度快,抑制多址干扰性能好.计算机仿真实验表明,将Kalm an滤波应用到CDMA多用户检测中,能够有效地抑制多用户干扰,并且收敛速度较快,稳定性好.     

基于序列图像的火星软着陆自主导航避障方法

针对未知地形和障碍下火星软着陆精确避障问题,本文提出一种利用未知陆标序列图像测量的火星软着陆自主导航避障方法.该方法仅利用单目相机和惯性测量敏感器,以初始时刻星下点天南东系为着陆参考坐标系,利用火星表面未知陆标在连续两幅下降图像中的单位视线矢量测量及探测器状态估计建立未知陆标的隐式测量模型,通过EKF利用所建立的未知陆标隐式测量模型和基于IMU测量建立的运动学模型对探测器的运动状态进行估计,进而根据估计的探测器相对目标着陆点的位置和速度利用改进的四次多项式制导律完成避障制导控制.数学仿真表明,提出的方法可有效估计探测器相对于目标着陆点的位置和速度,并实现精度优于0.5 m的水平方向避障,从而满足火星软着陆安全避障的要求.     

基于脉冲星定时模型的自主导航定位方法

讨论了脉冲星定时模型的基本原理,在分析脉冲到达时刻（time of arrival,TOA）向太阳系质心传递时的各项时间延迟修正的基础上,给出了航天器进行深空自主定位的一种迭代方法,并推导了定位算法的线性化形式．以航天器初始位置估计作为脉冲星定时模型的输入,计算脉冲TOA的预测值和93算值的偏差,通过最小二乘法进行航天器的位置修正．最后,分析了建模误差和参数误差等影响定位精度的主要误差源．     

基于最优滤波的卫星和惯性组合导航方法

针对目前三种主流导航方法各自的不足,提出了一种基于最优滤波法的卫星、惯性组合导航方法,采集这两种导航系统实时测量得到的伪距、伪距率的差值,通过设计合适的最优滤波器,以校正系统误差,获得高精度位置、速度、姿态的用户定位结果,从而弥补了惯性导航误差随时间离散和卫星导航易受外界电磁环境干扰、无法直接提供用户姿态信息的问题。     

基于动力学系统方法的自主移动机器人行为设计

提出了动态障碍物环境下基于动力学系统方法的移动机器人行为设计.在行为动力学模型中考虑障碍物运动速度和运动方向,使得移动机器人具有根据移动障碍物的运动而调整自身线速度和角速度的能力,实现自主避障.用碰撞时间和碰撞角度描述的碰撞区域作为对移动机器人运动的约束,这样可消除无谓的避障运动.仿真结果表明所提出的设计方法能有效地改善动态环境下的移动机器人自主导航能力和工作效率.     

导航星座自主导航技术研究

导航星座自主导航日益成为新一代卫星导航系统的主要研究方向。在系统地论述导航星座自主导航的信息处理流程的基础上，重点提出了导航星座自主导航的关键技术，包括卫星星历与时钟参数的长期预报技术、星间测距与通信链路的建立和维持技术、星座卫星自主时间同步技术、星座卫星自主星历更新技术、自主导航信息处理的鲁棒滤波技术、星座整体旋转建模技术，以及地球自转及极移参数的长期预报技术。详细分析了关键技术实施途径，论证了相关数学模型。最后，对星座卫星自主时间同步与星历更新算法进行了系统仿真，结果表明：通过星载滤波器处理星间双向测