SINS/GPS组合导航半实物仿真系统设计

SINS/GPS组合导航具有精度高、抗干扰性好等优点,被广泛应用于各个领域,通常采用半实物仿真的方法检测其性能。针对由于仿真系统参试设备多、设备接口复杂、数据传输量大而导致的仿真实时性难以保证的问题,提出了一种基于光纤网络的半实物仿真方法,利用光纤网络虚拟共享内存的特点,对系统的各设备进行统一管理,保障了系统的实时性。系统的仿真应用和试验结果表明,半实物仿真系统设计合理,具有良好的人机交互能力、数据处理能力和异常状态处理能力。该仿真系统具有良好的通用性和可扩展性,具有一定的推广使用价值。     

灵活、开放的卫星制导、导航与控制仿真软件环境

卫星制导、导航与控制（GN＆C）仿真对卫星设计和在轨运行都具有重要的决策支持作用,然而GN＆C系统方案的多变性和模型使用的复杂性对快速构建高逼真度仿真不利.为解决这一问题,设计并实现了一个灵活、开放的卫星GN＆C仿真软件环境：可通用于各种GN＆C方案,能有效屏蔽GN＆C仿真系统构建细节而快速建立仿真系统,并能够方便集成体现专业经验的详细模型实现高逼真度仿真.关键技术有：卫星GN＆C仿真的规范化结构描述;GN＆C仿真涉及的各类模块模型及其使用的统一管理;模块连接关系的关联矩阵以及任务仿真系统模型的自动生成.     

景像匹配导航系统全局仿真技术研究

提出了开展“景像匹配导航系统全局仿真技术研究”的四个重要环节,即纯计算机仿真、半实物仿真、飞行实验仿真和系统评估仿真,并详细介绍了北航“地形匹配/景像匹配-211工程重点实验室”以此为基础开发的五种仿真平台,为景像匹配导航系统的全局仿真研究提供了一个总体框架。     

SINS/CNS组合导航半实物仿真系统及其实验研究

因航天实验费用大,组合导航系统的性能及算法很难都通过飞行实验进行测试,为此提出了一种高性能捷联惯性/天文组合导航半实物仿真系统。该系统遵循硬件功能模块化和软件流程一体化的设计思想;利用轨迹发生终端生成标称轨迹数据,作为信息处理统一参考源;采用时间软同步并行采集惯、性、天文系统真实误差数据;通过平滑处理,结合标称轨迹数据完成性能测试。它具有强的灵活性和可扩展性,利用其可有效地降低组合导航系统的实验成本,缩短研制周期;这对研究组合导航系统的算法性能、系统特性和工程应用等具有重要理论和实践意义。     

基于仿真技术时拦截再入体的间歇制导与滤波研究

本文采用数字仿真技术研究大气层外与高空大气层内导弹对再入体的拦截。当采用连续制导与滤波时，仅测量角度和寻的过程的几何关系使得拦截弹的观测力下降，以及精确的制导与滤波器发散的矛盾。因此，文中采用一种“间歇机动”的制导方案与一种叫做“修正增曾伪测量滤波器”的方案，通过大量的数字仿睦，证实了该方案可有效地拦截大气层外或高空大气层内飞行的再和腐朽 ，克服了连续制导的与滤汉难以解决的命中目标问题。     

基于卡尔曼/粒子组合滤波器的组合导航方法研究

粒子滤波在组合导航系统非线性非高斯条件下的滤波估计中获得广泛关注,但捷联惯导误粒子组合滤波算法,采用卡尔曼滤波和粒子滤波分别对系统的线性和非线性状态进行估计,降低粒子滤波器状态维数,避免维数灾难.采用系统残差采样法的规则化粒子滤波器,有效缓解粒子贫化问题,并减少计算负担.仿真结果表明卡尔曼/粒子组合滤波方法的估计性能与粒子滤波相当,但计算复杂度前者要低得多.     

月球车的惯性/天文组合导航新方法

我国月球探测二期工程将进行月面巡视探测任务,而月球车的导航和控制是任务完成的重要保障。月球车实现自主导航可以弥补地面测控的局限性,是目前亟待解决的关键技术。惯性导航和天文导航都是适用于月球车的自主导航方法,但惯性导航误差随时间积累,天文导航短时精度较低。为此,提出一种月球车自主惯性/天文组合导航新方法,通过天文导航不断对惯性导航进行校正,提高了导航的精度和可靠性。仿真结果表明,该惯性/天文组合导航方法的位置精度在25 m以内,可满足月球车长时间、长距离的高精度导航要求。     

INS/双星组合导航系统仿真平台研究

建立了INS／双星组合导航系统仿真研究平台，提出了双星系统中2种误差的建模方法，即定位信息滞后误差和接收机定位零偏的建模方法，并详细地介绍了跑车试验方案、软件设计和测试，为INS／双星组合导航系统的仿真／半物理仿真研究提供了一个仿真平台。     

基于Matlab/xPC的车载组合导航半实物仿真平台

利用Matlab的RTW工具箱和xPC目标,建立一台宿主机和两台目标机的系统结构,设计并实现了车载INS/GPS/里程计组合导航半实物仿真平台.该平台包括车辆运动模拟子系统和组合导航子系统两部分,两个目标机分别控制两个子系统.车辆运动模拟子系统通过二自由度运动实验台模拟车辆的平动和转动,仿真车辆运动状态;组合导航子系统在仿真的车辆运动环境下实现1NS/GPS/里程计的组合导航.车载组合导航平台能够用于组合导航软件的开发与测试,可以节约研究成本,加快开发周期.     

INS/GPS制导炸弹非奇异Terminal滑模制导律设计与仿真

针对INS/GPS制导炸弹的特点,提出了有落角约束的非奇异terminal滑模鲁棒制导律.该制导律能够保证在末制导阶段获得一个陡峭的飞行弹道,以减小高度测量误差的影响;同时具有强鲁棒性,能抑制视线角速度测量噪声,确保炸弹在大空域工作环境下有高的制导精度.以某型INS/GPS制导炸弹为例进行了仿真计算,仿真结果表明该制导律的有效性与可行性,为INS/GPS制导炸弹制导和控制系统设计提供了一种适用的方法.     

空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台方案研究

在研制空间飞行器导航系统的过程中,搭建导航仿真平台能够有效地节约成本并缩短研发周期.在模块化、通用化和标准化设计原则的指导下,利用多台计算机和相应的数据总线开发了空间飞行器分布式通用组合导航仿真平台.在空间飞行器导航系统特性分析的基础上,提出了捷联惯性导航系统、GPS、脉冲星导航系统、磁强计和星敏感器组合导航方案,设计了仿真平台的结构,论述了仿真平台的硬件设计、软件开发和算法,并探讨了仿真平台的扩展性能.试验表明该仿真平台能够逼真地模拟空间飞行器导航系统,并为设计者提供有益的建议.     

SINS/CNS/GPS组合导航系统半物理仿真研究

实际飞行实验费用大,组合导航系统最初实验不可能进行实时搭载实验,为缩短研制周期,降低成本,设计了一种新颖的采用真实器件误差特性的SINS/CNS/GPS组合导航半物理仿真系统结构。本系统将物理仿真与数学模型结合起来,采用真实器件输出的误差特性,通过轨迹发生器软件进行轨迹仿真,具有一定的灵活性和可扩展性。针对实物系统,设计了一种根据不同步观测量进行时间更新的信息同步方法,得到了较高的组合导航系统精度。利用该系统进行半物理实时实验对研究飞行器在实际噪声下系统特性具有重要的现实意义。     

基于SAR的组合导航系统仿真研究

针对地形辅助导航中SAR图像匹配高度通道不可观，及传统Kalman滤波器自适应性差的缺陷，提出引入GPS高度信息及自适应联邦Kalman滤波算法，设计基于自适应联邦滤波的SINS／GPS／TAN／SAR四组合导航系统。该方案能有效地提高系统的自适应性、导航精度和自主性。并且由于方位误差角是直接观测量，使得载体不需机动即可获得良好的惯导空中对准能力。同时，该方案还可以提供SAR系统所需的运动补偿信息，由此构成导舷设备与任务设备互补的双向信息融合系统。     

基于SINS/GPS/DVL组合导航的AUV半实物仿真系统设计

基于导航与控制一体化系统和实时网络技术,设计了一种新的采用惯导、多普勒、GPS组合导航方式的半实物仿真系统,解决了半实物仿真数据传输的实时性问题和时间协调同步问题,进行了控制系统的半实物仿真试验.试验结果表明,所设计的半实物仿真系统导航、控制算法正确,计算精度和解算时延达到系统要求.     

基于降阶模型的GPS/PINS组合导航试验研究

卡尔曼滤波器的计算负担与其阶数的三次方成正比，为了研究GPS／PINS（Platform Inertial Navigationsystem）组合导航系统的性能，基于卡尔曼滤波器降阶模型，设计了GPS／PINS实时组合导航跑车试验系统，跑车试验过程中实时采集GPS的位置和速度信息以及平台惯组的加速度和姿态角等信息，进行滤波解算，实时输出解算结果。为评估二者的组合效果，同时接入差分高精度GPS，跟组合结果进行比对。试验结果表明，基于降阶模型的组合导航系统可以满意的完成导航任务。     

基于Simulink高精度组合导航系统研究与仿真

建立了基于MATLAB/Simulink的组合导航系统仿真模型,并将系统分解成一系列功能相对独立的模块,如轨迹发生模块,捷联惯导解算模块,卡尔曼滤波器模块等.研究并设计了SINS/GPS(RDSS)/CNS/SAR组合导航算法,利用无重置联邦型卡尔曼滤波技术,将各子滤波器输出的系统状态局部最优估计值送入主滤波器,采用全局最优融合算法计算得到系统状态的全局最优估计值;通过每15分钟对导航系统进行重置,有效抑制了无重置联邦滤波器在长时间运行时的发散问题,并进行了仿真验证,仿真结果表明,该组合导航系统具有很高的导航精度,定位精度为5米,姿态精度为0.5角分,仿真模型建立正确,方法采用得当、有效.