曲线拟合滤波在无人机导航数据处理中的应用

针对无人机导航数据处理强实时性的要求,提出了一种利用曲线拟合外推法进行数据滤波的方法。该方法基于量测信息连续变化的特点,利用曲线拟合外推法得到量测信息的近似理论值,根据量测信息相对于近似理论值的偏差程度对其进行分类,按提出的数据处理结构模型分别进行滤波。该方法无需量测信息的先验知识,能够准确地获得实时导航信息,并且在小噪声扰动时处于稳定,对于过失误差有较强的鲁棒特性。通过仿真实验证明了该算法的有效性。     

基于多传感器信息融合的无人机自主精确导航技术

无人机自主导航是保证无人机成功完成各种任务的关键技术之一。随着机载传感器性能的不断提高,利用多传感器信息融合实现自主精确导航将是一个重要的发展趋势。结合目前多传感器信息融合技术在各种航行器导航应用中所取得的成果,对基于多传感器信息融合的无人机自主精确导航技术进行分析和评述。剖析了其中的关键技术,包括自主导航系统结构、误差分析和精度分配、联合滤波器以及图像传感器信息融合等;并重点对图像传感器信息融合的关键部分,包括图像融合、图像匹配和景象区域适配性分析等进行了分析;最后从技术发展和未来应用两个角度进行进一步研究工作的展望。旨在为实现无人机自主精确导航提供有益参考。     

基于联邦滤波算法的无人机集群分层协同导航

为了解决传统单主从式无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)相对导航结构因长机故障导致导航精度发散以及全连通协同导航算法计算量和通信负担较重的问题,提高集群导航稳定性以及导航信息的利用率,基于联邦滤波算法,提出了一种分层协同导航算法,并且根据导航精度将UAV集群分为长机层与僚机层,建立了UAV集...     

某型无人机GPS/Radio/DR组合导航中的滤波技术研究

针对某型无人机GPS Radio DR组合导航中各子系统的特点,提出一个分散集中化滤波方法。通过建立简化的无人机动力学及运动学模型,利用卡尔曼滤波对磁航向及空速信息进行处理,提高了航位推算(DR)的精度;由于无线电测量雷达中传动机构存在一定间隙,造成方位测量信息包含定频段的干扰,通过采用低通数字滤波器有效地抑制了干扰信号;利用GPS信息分别对滤波后的航位推算和无线电信息进行融合修正。仿真结果表明,经过融合后的无人机航迹精度明显得到了提高。     

无人机DR/GPS/RP导航中风场估计仿真

基于无人机DR/GPS/RP组合导航中的风场干扰问题,提出了一种利用位置矢量合成关系进行在线风场估计与航迹修正的方法,并提出了利用Shannon采样原理确定风场估计步长的方法.仿真结果表明:该方法不但能较准确地估计出干扰风场的信息,从而抑制自主导航DR受风场干扰的推算发散,而且能够大大提高系统组合导航的精度,改善无人机导航的抗风场干扰能力.     

捷联惯性/卫星超紧组合导航技术综述与展望

捷联惯性/卫星超紧组合导航技术是当前导航制导领域研究的热点和难点,对此研究具有重要的理论意义和应用价值,国内外研究者众多。但由于对超紧组合技术研究的出发点和应用对象不同,研究者所提出的超紧组合系统结构和原理不完全一致,针对这种混杂现象,目前尚无统一的分类标准。综合了捷联惯性/卫星超紧组合导航技术国内外发展现状,对现有超紧组合技术原理进行了详细分析,并在总结各类超紧组合结构的技术特点基础之上,将其分为基于相关数据浅度融合超紧组合、基于相关数据深度融合超紧组合和基于伪距数据超紧组合3种。最后,对捷联惯性/卫星超紧组合技术未来的发展趋势进行了展望。     

基于视觉的飞机自主着陆导航

提出一种基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取新方法。它克服了国外方法中利用点对应关系而难于提取特征点的问题,只需对两条跑道边线和一条着陆阈值线进行检测,这些线具有明显的可视性和直线性。由此可直接算出飞机的姿态向量,若跑道的宽度已知,还可以算出飞机的位置矢量。依据成像的几何原理,文中对算法进行了完整的推导,通过对飞机着陆过程中实际采集的跑道图像序列进行处理和实验,表明基于视觉的飞机自主着陆导航信息提取与转换是可行的。     

风场情形基于视觉的无人机地面目标跟踪控制律设计

分析了风场对无人机航迹角的影响,定义空速、风速、目标运动速度的合向量为参考速度,将风场情形运动目标跟踪问题转化为以参考速度跟踪静止目标的情形。在静止目标跟踪航向控制律基础上,设计了一种风场情形基于参考速度的无人机地面目标跟踪航向控制律,使参考速度与摄像机视线垂直且无人机与目标水平距离为指定值。不同风速条件下的目标跟踪仿真验证了控制律的有效性。     

视觉导航辅助的自主空中加油建模与仿真

研究了基于视觉导航方式的自主空中加油（AAR）建模问题。分析了影响自主空中加油对接阶段性能的两个最重要因素——相对距离的测量和风扰动,引入了多个摄像机,建立了适合AAR的视觉导航系统模型,建立了大气扰动和尾流等风扰动下的飞行器模型,用三次多项式规划了对接阶段的航迹并设计了LQR航迹跟踪控制律。对接过程仿真表明,视觉导航的估计精度和飞行控制律性能很好地满足了空中加油的要求。

Abstract：

The modeling problem of autonomous aerial refueling based on vision navigation was researched.The two most important factors affecting the performance of AAR were analyzed,which were the measure of the relative distance and wind disturbance.The vision navigation system suitable for AAR was adopted and modeled using multiple cameras.The dynamic model of plane with the effect of wind was built.Path of docking was planed using cubic interpolators and tracking control was designed with LQR.The result of simulation shows that the accuracy of vision navigation system and the performance of control law can meet requires of aerial refueling.     

9自由度会聚双目立体视觉的虚拟飞行导航

提出了具有9自由度的会聚双目立体视觉模型用于虚拟场景的成像变换，导出了用虚拟场景点的世界坐标和会聚双目立体视觉模型的9自由度变量表示的左、右双目虚拟摄像机的成像公式，求出了9自由度会聚双目立体视觉模型的左、右双目成像的视差与场景点深度信息的关系及相应的计算公式，并将建立的会聚双目立体视觉模型用于CGF飞行武器的导航和躲避障碍物算法。     

GFMIMU/GPS组合导航系统信息融合技术研究

GFMIMU/GPS(Gyroscope Free Micro Inertial Measurement Unit/Global Positioning System)组合导航系统具有抗高g值冲击、低成本、长寿命、较高精度等优点,在低成本精确制导武器和微小型无人机具有广阔的应用前景。针对工程应用中信息融合的精度和实时性两方面的要求,运用基于模型误差预测的扩展卡尔曼滤波MEP-EKF(Extended Kalman Filter base on Model Error Predictive)方法,将MEMS(Micro Electromechanical Systems)加速度计的误差作为模型误差来考虑,对GFMIMU/GPS组合导航系统进行建模仿真,将其与EKF和UKF(Unscented Kalman Filter)方法进行了仿真比较,在方位误差角的估计上取得了比他们精度高的仿真结果,而且MEP-EKF所需时间是UKF的10%.     

基于多传感器行为融合基础上的AGV导航研究

详细分析了AGV导航系统的基本行为，并建立了避障行为、目标跟踪行为、沿墙壁行驶行为和紧急停止行为的模糊规则。在此基础上，构建基于多传感器的行为融合的导航系统，并用模糊神经网络对上述规则进行学习，仿真结果表明该行为融合可获得很好的导航效果。     

多系统组合导航仿真器设计

通过分析多种导航系统各自的特点,从对惯性导航系统误差状态的可观测性出发,考虑到校正方式的自由选择、滤波算法的不同采用以及信源的有效性检验等因素,建立了多系统组合导航模型,并采用Simulink工具搭建了该系统仿真器模块。仿真器能够自动地将处于工作状态的导航子系统按照最优准则组合起来,不但能够独立地执行,而且可以与其它导航系统仿真器一起集成在RT-LAB实时环境下正确运行。仿真结果表明,在满足精度的前提下,该系统具有导航信息的冗余性、互补性、容错性等良好性能。

Abstract：

By studying on observable of INS error states and the characteristic of each navigation system,considering the choice of the revision way,the adoption of different filtering algorithms and the verification of the information source,a multi-system integrated navigation model was built.The simulator module of this model was constructed by Simulink tools in MATLAB,which could integrate all active navigation subsystems automatically.The simulator not only could execute independently,but also could run accurately on RT-LAB real-time environment combined with other navigation system simulators.The simulation result indicates that the simulator has many good performances which include the flexibility in integration pattern of navigation systems,the redundancy and complementarity of navigation information,the fault tolerance of the whole system,etc.     

基于分层融合结构的组合导航系统仿真分析

依据多传感器信息融合理论，将分层融合结构是应用到组合导航系统中，并与目前广泛应用的联合滤波算法（Federated Filtering)进行了比较。对INS/GPS/Doppler系统的仿真结果表明，有序分层融合结构可有效地应用于多传感器组合导航系统，并且导航精度优于联合滤波的结果。     

基于H∞滤波的智能车辆多传感器组合导航研究

为适应自主驾驶智能车辆的高精度、高频率及高可靠性与鲁棒性的导航要求,对智能车辆的多传感器组合导航进行了研究。提出了一种基于H∞滤波的双向光电测速仪和CP-DGPS共同辅助SINS的智能车辆冗余组合导航方法。详细推导并建立了组合系统的滤波模型。仿真结果表明,该组合导航系统具有100Hz的高频输出、厘米级的导航精度以及良好的鲁棒性能与可靠性。即使系统特性发生了显著的变化,组合系统仍能为智能车辆提供可靠的导航信息。     

装配仿真系统中装配运动引导方法研究

针对在交互式装配过程中零件模型如何精确定位问题，提出了一种基于零件装配特征、体素特征信息的装配运动引导方法，介绍了该方法的设计思想，给出了该方法在装配仿真系统中的实现流程。并对特征信息的获取、装配意图自动捕捉、受约束运动的实现、碰撞检测、装配约束的建立等实现该方法的关键技术进行了较为详细的论述。     

无人机气象探测数据接收与处理系统软件研究

数据接收与处理子系统是无人机气象探测系统的重要组成部分。介绍了无人机气象探测系统的组成;分析了数据接收与处理系统的特点和需求;基于Windows操作系统,应用面向对象的设计方法,设计了数据接收与处理系统软件;分析论述了几种相关的关键技术;完成了该系统软件的实现。该软件在项目实施中得到了充分应用,取得了较好的效果。