星光导航原理及捷联惯导/星光组合导航方法研究

该文在分析星光导航原理的基础上,给出了捷联惯导/星光飞行器组合导航方案;推证了该组合导航系统的状态方程和观测方程,分析了星敏仪量测误差.结合高超声速跨大气层再入飞行体的模拟飞行轨道,进行了组合导航数学仿真.结果证实该方案能够利用星光导航信息对捷联惯导进行即时修正,表明捷联惯导/星光组合导航系统在较精确地获取载体姿态信息方面具有优越性.     

双星定位/捷联惯导组合导航技术

针对双星定位系统采用两颗地球同步卫星进行有源定位和存在定位位置滞后的特点,提出了双星定位／捷联惯性导航系统（SINS）组合的最优预测模型。该模型首先利用双星定位系统提供的滞后定位信息对组合系统进行最优预测,然后校正惯导。通过实际动态试验表明,利用本文提出的方法可有效地对组合系统进行较好的滤波与校正,定位精度较高。     

球面投影的研究

研究了一种柱面投影理论,用这种新的投影理论,建立球面和柱面的一一对应关系,找出二者之间的某些才何规律,解决球面不规则计算问题,证明了有关定理。     

机载捷联惯导的导航计算模型与精度分析

探讨了当地水平坐标系中捷联惯导的导航计算模型和详细计算步骤.通过实测数据解算,分析捷联惯导系统的误差特性.采用卡尔曼滤波进行全球定位系统/捷联惯导(GPS/SINS)松散组合,并对组合导航计算结果作卡尔曼平滑.实验表明,捷联惯导的坐标误差呈抛物线形式增长,短时间内能提供高精度的导航参数,其1 min以内的坐标误差小于2m.将SINS与GPS构成组合导航系统,可以集两者之所长,使整个系统的可靠性和完整性优于其中任何一个子系统.     

基于观测量扩展的捷联惯导快速对准方法

为了研究惯性器件信息对捷联惯导系统（SINS）的影响,在静基座条件下,基于SINS简化误差模型,建立了采用速度误差、等效陀螺角速度误差和等效比力误差作为系统观测量的改进扩展观测方程,通过奇异值分解法（SVD）进行可观测性分析,引入等效陀螺角速度误差和等效比力误差的方法实现了系统全部状态的完全可观测性.仿真实验表明：与常规方法相比,该方法引入等效比力误差加速了水平失准角的收敛,引入等效陀螺角速度误差提高了方位失准角的收敛速度,同时状态的完全可观测性提升了初始对准精度.     

基于惯导误差特性的地磁匹配正交搜索方法

针对地磁匹配导航对实时性的需求，提出了基于惯性误差特性的正交搜索方法.该方法在对惯导误差特性分析基础上，采用正交搜索策略，将插值后匹配点地磁数据序列沿与飞行轨迹垂直方向和平行方向分别进行正交搜索，快速得到最佳匹配结果.将地面测量地磁数据延拓到不同高度，分别应用本文方法和全局搜索算法进行处理.数据处理结果表明本文方法与全局搜索算法具有同等的匹配精度，但减少了搜索时间，能有效提高高空高速飞行器匹配定位方法的实时性.      

基于随机梯度上升和球面投影的通用对抗攻击方法

在面向样本集的通用对抗攻击中,导致多数样本输出错误的通用扰动设计是研究关键.本文以典型卷积神经网络为研究对象,对现有通用扰动生成算法进行总结,提出采用批量随机梯度上升训练策略和球面投影搜索策略相结合的通用扰动生成算法.算法的每次迭代计算,首先从样本集中抽取小批量样本,采用随机梯度上升策略计算出使损失函数值下降的通用对抗扰动,然后将通用扰动投影到半径为ε的高维球面上,从而缩小通用扰动的搜索空间.算法还引入了正则化技术以改善通用扰动的生成质量.实验结果证明该算法与基线算法对比,攻击成功率显著提升,通用扰动的求解效率提高约30倍.     

基于极点配置的惯导水平阻尼网络的解析方法

为方便获取惯导系统水平阻尼网络的参数和形式,根据阻尼网络的设计原则,提出基于极点配置的阻尼网络设计的解析方法.仿真结果表明,利用解析方法获得的二阶阻尼网络的形式和参数符合阻尼网络的设计原则,并具有较为满意的阻尼效果.     

基于惯导及原始数据的多普勒参数估计

为了解决平台存在高速俯冲运动时合成孔径雷达(SAR)的杂波锁定问题,提出一种基于惯导及原始数据的改进多普勒中心估计方法.该方法通过高精度惯导提供的姿态及速度信息来估计出多普勒模糊数,并结合原始回波数据对多普勒中心频率的小数部分进行精确估计,在两者的共同作用下可以估计出高速俯冲运动下SAR的多普勒中心频率偏移.仿真结果表明,在惯导数据存在一定误差时,该方法估计得到的多普勒中心频率精度优于直接用惯导数据的估计结果,计算量优于仅依据原始回波数据的估计方法.     

陆用捷联惯导系统/里程计自主式组合导航技术

利用里程计辅助捷联惯导系统构成一种自主式组合导航系统.用捷联惯导系统解算出的速度和里程计所测量的速度之差作为观测量,利用闭环卡尔曼滤波技术进行误差估计与校正,并给出了仿真结果.仿真结果表明,该组合导航系统可有效地减小速率、经度和纬度、航向角和姿态角及航迹推算下的位置等导航参数的累积误差.     

基于2D-HMM/KF的捷联惯导系泊对准方法

为了抑制舰船系泊对准过程中的高频随机干扰,提出一种在惯性系对准的基础上引入2D-HMM/KF(二维隐式马尔可夫模型卡尔曼滤波)的新方法.高频随机噪声在通过2D-HMM/KF滤波器后被滤除,近似周期性的中等频率干扰通过积分运算正负基本抵消,进而提取出载体惯性坐标系下低频的重力矢量信息以完成初始姿态矩阵的获取,与传统数字低通滤波器相比该方法不存在滤波延迟问题.利用多次系泊实验分析了引入滤波前后惯性系对准方法的对准结果,研究表明:采用该滤波技术的系泊对准方法将方位对准精度提高了一倍,且具有更好的鲁棒性.     

基于激光投影循迹系统的机器人导航

为了提高服务机器人室内导航的稳定性和效率,基于智能空间技术搭建了激光投影循迹系统.在室内天花板安装二自由度云台,其上安放激光器.服务器进行路径规划,生成云台转动命令,通过无线网络发送到云台;云台转动带动激光器投射出光斑;机载摄像机识别光斑,指引机器人完成导航任务.系统降低了机器人对超声、红外等传感器的依赖程度,并可实现...     

基于面向对象的捷联惯导系统中四元数计算方法

论述 了面向对 象方法应 用于捷 联惯导 系统 四元 数运 算, 利用 Ｃ＋ ＋ 类 的 概念, 实现 了 在捷联惯导 系统刚体 运动状 态计算中 广泛 应用 的与 复 数性 质相 似 的四 元数 类 该 方 法已 应用 于 组合导航系 统计算 中,提高了 软件开 发质量和 设计速 度参４     

基于Simulink与M语言的捷联惯导系统仿真方法研究

在研究捷联惯导系统的导航解算算法时,经常需要对算法进行仿真以测试算法的性能.比较研究了在Matlab中实现捷联惯导系统仿真的两种方法:一种是采用M语言编写各功能函数,通过函数调用的方式实现捷联惯导系统的仿真;另一种是采用Simulink模型与M语言结合的方式实现捷联惯导系统的仿真.分别用这两种方法进行了1 h的导航解算仿真,仿真结果表明,这两种仿真方法均具有很高的仿真速度和仿真精度,都能满足工程应用的需要,与第一种方法相比第二种仿真方法可以方便地设定仿真时间、惯性测量组件的采样频率,也可以在仿真中暂停或停止仿真,具有更好的可操作性.     

基于粒子滤波器的移动机器人惯导传感器故障诊断

提出一种粒子滤波器方法用于诊断移动机器人惯性导航系统传感器故障.该方法将基于规则的推理与多粒子滤波器结合,利用规则推理确定机器人运动状态,每一种运动状态用一个粒子滤波器监视.该方法有效地解决了单个粒子滤波器难以表示复杂逻辑的问题,降低了每个粒子滤波器的粒子数,从而提高了诊断效率和精度.对移动机器人在5种平面运动状态下(静止、直线运动、转动等)的8种工作模式(包括1种正常工作模式和7种故障模式)进行监视的仿真结果表明,采用所提出的方法可以有效地识别惯导系统的1个或多个硬故障.     

基于立体投影算法的局部球面纹理映射技术

计算机真实感图形技术中,经常使用二次曲面作为中介曲面进行纹理映射,从而将纹理空间到三维景物空间的纹理映射分为两步,习惯称为两步法纹理映射技术。实际情况下,很多物体需要进行纹理映射的并不是其整体,而仅是其中的一部分。因此,该文将以球面为例探讨如何运用立体投影算法实现中介曲面上任意方位的局部纹理映射,达到了较好的贴图效果。     

某型捷联惯导系统标定方法研究

该文介绍了某型捷联惯导系统的几种标定方法,根据目前捷联惯导系统标定存在的一些问题,如标定精度分析技术不深入,综合仿真验证技术手段不够等,需要探索新的标定方法来解决。该文先采用对捷联惯性导航核心元件进行系统误差建模,主要研究了传统分立标定方法、系统级标定方法和加速度敏感项标定方法对误差和精度的影响;对船用捷联惯性导航系统的标定精度进行验证时,采用由半实物仿真综合验证技术构建的仿真环境模拟摇摆运动,可实现船用捷联惯导系统的自动化标定,确保系统提供准确导航精度,达到预期研究目标。     

双轴旋转捷联惯导的误差参数标定方法

针对目前的双轴旋转调制捷联惯导系统误差标定方法参数标定不全、速度较慢的问题,提出一种新的双轴旋转调制捷联惯导系统误差参数标定方法,以实现全参数、快速标定,从而进行误差补偿以有效提升惯导系统导航精度。首先通过研究双轴旋转捷联惯导系统误差补偿的基本原理和系统机械结构,推导了初始时刻内、外轴处于任意角度情况下的陀螺误差方程;而后在对状态方程进行可观测性分析的基础上,设计了标定路径;最后通过滤波获取标定参数结果。该标定方法无需外部基准,仅通过系统自身旋转机构即可快速实现对陀螺误差全参数标定,弥补了之前方法只能标定部分参数的缺点,且有效缩短了标定时间,仿真结果表明,相比之前方法需要几十分钟的标定时间,该方法只要在6min内即可实现陀螺全参数标定,是一种快速有效的标定方案。     

着陆过程中机载相机姿态估计的球面投影方法

针对飞行器进近着陆中的自主导航问题,提出了一类基于机场跑道边缘信息的姿态估计方法.首先,获取不同姿态及高度下机场航拍图像,对图像进行边缘检测,将边缘点投影到球面上;然后,利用球面的几何性质得到跑道边缘在球面上投影的交点位置,交点位置和飞行器姿态是一一对应关系;计算得到机场跑道边缘球面投影的交点位置,利用对应关系得到飞行器的姿态角.三维仿真环境验证了所提方法的有效性.提出的方法能够获得飞行器下降过程中的姿态角的信息.     

一种基于动态规划理论的捷联惯导系统初始对准方法

以陆地导航为背景,研究动态规划理论在捷联惯导系统初始对准中的应用.采用闭环控制方法,选择惯性导航的误差状态作为系统反馈,用动态规划理论优化控制策略,论述了系统在二次型性能指标下,如何从动态规划理论出发,寻找实现对准策略.