卡尔曼连续修正的地形辅助导航系统计算机仿真

本文在建立仿真模型的基础上，通过大量的计算机仿真试验，对卡尔曼连续修正的地形辅助导航系统在不同测量噪声条件下的性能进行了评估。计算机的仿真结果表明，所设计的辅助导航算法满足实际应用要求     

基于FFT的海底地形二维匹配技术

海底地图匹配技术是水下地形辅助导航的核心技术之一,它主要用来提高水下载体(AUV3的定位精度,提出了基于付立叶变换的海底地形二维匹配算法(FFT算法),通过FFT变换将频域中幅值引入匹配,设计了位置匹配圆板进行实时图位置匹配与方向搜索模板进行方向搜索.应用实际海图原始数据进行仿真,结果表明,该算法能够同时匹配出位置信息和方向信息,具有较高的匹配精度和抗差特性.     

水下航行器导航与控制一体化系统的半实物仿真试验设计

针对采用导航与控制一体化系统,即导航与控制传感器共用、导航与控制计算机合二为一的某型水下航行器,提出了一种半实物仿真试验方案,进行了半实物仿真。试验结果表明,导航、控制算法正确,计算精度满足使用要求,硬件之间的匹配性能良好,方案可行。该导航与控制一体化系统可应用到实际的水下航行器中。     

重力场匹配导航的全张量重力梯度基准图模拟

针对目前重力场匹配导航研究的需要,提出了一种计算机模拟全张量重力梯度基准图的方法,可利用地形高程数据模拟计算局部地区的重力梯度数字地图.该方法从扰动重力梯度的原理出发,分析了地形起伏对重力梯度场的影响,并提出以立方体为地形单元模型,积分计算测量点附近的地形对测量点重力梯度各个分量值的扰动影响.在此基础上模拟格网式测量,从而得到较高分辨率的全张量重力梯度数字地图.仿真实验表明,这种方法计算所得的重力梯度基准图可以精确到10-2～10-1E,相对误差为8.27%,并且存在大量的细节纹理,有着较好的导航应用前景.与实测数据的对比分析说明,所得的重力梯度基准图基本符合实测数据的特性,所提出的方法可以作为一种有效的全张量重力梯度基准图模拟的方法.     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显,仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

地形遮挡对GNSS干扰范围影响的高效仿真算法

在卫星导航对抗效能的仿真中,真实地理环境的地形遮挡对全球导航卫星系统(global navigtion satellite system, GNSS)干扰源干扰范围影响的仿真计算是个重要问题。通常情况下,地形遮挡对GNSS干扰范围影响的计算通过基于视线可视域分析的算法得到,但该方法存在大量冗余计算。为了减少计算量,提出一种基于参考面可视域分析的GNSS干扰范围高效仿真计算方法,利用干扰源与目标点附近可视高程值对应的辅助格网点建立参考面,通过目标点实际高程值与参考面映射高程值判断目标点的受干扰情况,避免了目标点与干扰源视线方向上多个采样点的插值计算。仿真分析表明,当待分析区域半径约为145 290 m时,该算法与传统基于视线可视域分析的GNSS干扰范围仿真计算方法相比, Matlab耗时大幅减少了97.38%,但结果差异并不明显，仅为0.94%。因此,所提方法可以高效、准确地计算出地形影响下GNSS干扰范围,为干扰源优化部署、战场环境仿真分析等提供理论指导。     

基于海流数据库的水下导航信息融合方法探讨

如何提高水下导航的精度一直是导航界关注的热点问题，特别是对于缺少高精度导航信息源的水下载运工具，这个问题显得尤为突出和急需解决，针对这种现状，本文对几种常用水下导航信息融合算法进行了比较，创造必地提出了通过建立完善的海流数据库，以此来增加一个精度较高的导航信息源，并提出了一种适用于水下载运工具的导航信息融合算法，通过大量的计算机模拟仿真实验和海试证明，该方法能大大提高水下导航的精度，并具有很强的实用性。     

SAR/INS/TAN组合导航系统中的滤波算法研究

多传感器组合是提高导航系统定位精度和增强系统容错性的有效手段。在分析惯性导航系统(INS)、合成孔径雷达(SAR)和地形辅助导航系统(TAN)各自特点的基础上,提出了SAR/INS/TAN组合导航系统的组合滤波方案并建立了相应的组合导航系统数学模型。同时,针对图像匹配和TAN所固有的非等间隔量测输出滞后的特点,研究了一种多传感器信息融合的卡尔曼滤波算法,以有效解决此类非等间隔量测滞后的问题。仿真分析可见,该组合滤波算法能大大提高导航精度,是一种行之有效的方法。     

区域导航进近阶段导航台选择模型与仿真

导航台自动选择是区域导航重要组成部分,根据进近阶段VOR／DME和DME／DME区域导航要求设计了VOR／DME无线电导航台自动选择算法,引入了DME纽对有效导航距离,同时加入了合理的导航台切换准则。利用在MALAB Simulink下建立的VOR／DME导航台选择及区域导航仿真模型,采用广州白云机场以及北京首都机场的区域导航进近航路进行了仿真实验。实验表明该算法能选择有效的导航台,在及时切换为更好的导航台同时能避免导航台切换过于频繁。     

地形起伏地区雷达导航图几何校正方法

合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)应用于导航系统可以提高导航精度,然而地形起伏地区SAR图像固有的几何畸变使得导航误差增大。鉴于在地形起伏地区难以获得高精度的地面控制点,提出了一种适合于地形起伏地区SAR导航图的三步几何校正法。首先,利用数字高程模型（digital elevation model, DEM）在斜距平面内校正地形引起的距离位置误差。然后,在地距平面内校正斜地比例误差。最后,根据航向角将实时图由载体坐标系变换到导航坐标系。对算法进行了详细的描述,并分析了算法的复杂度和精度,最后根据实测DEM数据做了仿真实验,验证了算法的有效性和精确性。     

自主式水下潜器导航仿真系统研究

基于Windows网络平台用VC 语言开发出了自主式水下潜器(简称AUV)导航仿真系统,论述了仿真系统的体系结构、网络通信和数据交换;详细介绍了仿真系统中运动载体计算机和导航设备计算机的软件实现方法和关键技术;对重力匹配和地形匹配算法也作了相应的介绍;对仿真平台进行了仿真验证分析。结果表明,该仿真系统结构合理可靠,各子系统采用的数学模型和仿真算法正确可信。该仿真系统可作为演示、验证和评估AUV导航系统正确性、有效性和实用性的先进手段和科学方法,并已得到实际应用。     

基于支持向量机的重力匹配算法

为了在重力异常特征微弱区域内实现重力辅助导航以及提高惯性导航系统在重力异常特征明显区域内的定位精度和匹配率,提出了基于支持向量机的重力匹配算法.研究了支持向量机学习样本的选取、支持向量机参数和重力粗糙度的关系,构造了用于重力匹配算法的支持向量机.经计算仿真研究表明,通过选择适当的支持向量机参数,可以实现重力辅助导航,算法在重力特征显著的区域具有较高的匹配率,组合导航系统的定位误差在一个重力图网格左右.     

融合多类型海洋重力数据算法仿真研究

基于地球物理信息的无源导航系统是未来辅助惯性导航系统的新方向。重力辅助导航是结合存储的重力图及实测的重力数据的一种定位手段。它的关键技术之一就是满足导航需要的重力图。海洋重力测量的方式包括卫星重力测量、航空重力测量、和海面重力测量,它们有各自的特点和适用范围。因此,有效的融合多类型的海洋重力信息对构建高精度的海洋重力图来说是尤为重要的。介绍了一种基于移去-恢复技术的融合方法,并通过仿真实验对算法进行评价,验证算法的效力,是构建高精度海洋重力图新的尝试。     

基于VoronoiCells插值的三维海底地形图生成方法

水下地形匹配技术是近年来导航技术领域研究的新方向,三维海底数字地形图的制作是海底地形匹配技术的基础。提出一种利用电子海图已有的水深数据生成三维数字高程模型(DigitalElevationModel,DEM)的方法:首先提取电子海图的水深数据,接着通过基于Voronoi多边形的插值算法计算DEM网格节点的高程值,生成规则的DEM网格,最后对生成DEM的三维显示进行了仿真,仿真结果证明该方法是可行的,为海底地形匹配技术的研究提供了前提。     

基于行为动力学的移动机器人安全导航方法

研究机器人行为动力学方法的导航问题,该方法在动态环境下存在碰撞危险。提出一种改进迭代最近点算法,可以在机器人导航过程中实时获取障碍物的位姿变化。根据位姿变化将障碍物分为静止障碍物、移动障碍物。结合环境信息的不完整性和运动障碍物速度信息,提出可感知速度障碍物（perceivable velocity obstacles, PVO）概念,该概念定义的障碍物是机器人感知障碍物区域沿其相对运动方向膨胀得到的避障区域,是一种虚拟障碍物。将PVO作为障碍物应用于行为动力学方法完成机器人导航控制。所提出的改进方法在不改变原有行为动力学方法的基础上,增加了安全导航功能,简单易用。仿真实例证实,在动态环境下,改进的行为动力学导航方法比经典的行为动力学导航方法更加安全。     

海底地形匹配技术研究

对海底地形匹配算法进行了研究，分别用两种常用的地形匹配算法：SITAN算法和TERCOM算法分别在海底地图上进行了仿真。并对传感器噪声对地形匹配概率的影响进行了批量仿真试验。试验结果表明，当传感器噪声的均方根小于10米时，TERCOM算法可以获得大于90％的匹配概率，SITAN算法也可以达到60～70米的CEP圆概率误差。     

基于云模型的战略预警信息系统效能评估

网络中心战中,面向信息优势对战略预警信息系统（strategy early warning information system, SEWIS）进行效能评估非常重要。以美军SEWIS为例,详细分析了信息优势在该类系统中的具体内容和体现,建立了系统效能评估指标体系,引入云理论对SEWIS效能评估中的定性定量指标进行联合处理,最终形成基于云重心评判法的SEWIS效能评估方法,为战略预警系统优化升级提供支撑。仿真结果表明了该评估方法的可行性和有效性。