连续时间广义预测控制在纵向飞行控制中仿真

导弹的飞行主要是通过姿态稳定和调节实现的。当导弹在大空域内进行飞行时,系统存在着严重的非线性和复杂性等不确定性因素,采用离散的控制算法进行控制,在高采样速率情况下,产生控制抖动问题。提出了连续时间控制方案,通过以小扰动模型为基础的导弹动力学特性分析,设计了导弹纵向飞行通道的全空间串级控制结构,并且以连续模型作为预测控制的被控对象,弹道外回路和姿态内回路均采用连续时间广义预测控制算法。仿真结果表明,该控制方案能实现高精度的控制要求,并且有效的克服了控制抖动。     

嵌入式机载性能数据库的搭建与应用

嵌入式机载性能数据库是飞行管理系统的重要组成部分,它是飞机飞行过程中进行性能计算的数据来源,为性能计算提供必要的飞机、发动机性能参数以及操作约束参数,使飞行员可以计算飞机飞行中的各种信息。在嵌入式实时操作系统VxWorks上,使用开源的嵌入式数据库Berkeley DB,搭建了初步满足要求的嵌入式机载性能数据库。而后对数据库的数据内容进行了归纳整理,并初步探讨了性能数据的存储方法。最后通过调用数据库中的图表数据完成了飞机巡航段的性能优化计算,从而验证了性能数据库在实际应用中的可行性。     

用GPS数据进行机载SAR运动补偿处理

针对真实飞行条件下飞机运动和定位误差降低图像质量的特点,提出了用四个GPS(global positioning system)组合测量来确定飞机姿态参数的新方法,具体实现方法是使用一个主接收机送飞机各个部分的微分修正量给辅助接收机,三个辅助接收机送回基线向量,给出了实现该方法的具体步骤。并通过此方法实现了机载SAR(synthetic aperture radar)的实时姿态确定,结合距离-多普勒成像算法进行机载SAR数据的运动补偿处理。试验表明利用四个GPS提供的运动参数对具有大运动误差的SAR数据运动补偿后,能得到高质量的高分辨率SAR图像。     

空天飞行器再入过程姿态预测控制律设计

针对一类多输入多输出非线性系统,设计了一种基于SDRE(state-dependent Riccati equation)的预测控制方法,并应用于空天飞行器再入过程的姿态控制律设计。SDRE是一种有效的非线性系统优化控制设计方法,利用SDRE的局部渐进稳定的特点,与有限时间预测控制律设计相结合,提出的控制方案保证闭环系统的稳定性。最后利用所提出的控制方案设计了空天飞行器飞行控制系统,并在高超声速条件下进行了仿真验证。仿真结果表明了控制方案的有效性。     

机载差分GPS效能室内评估系统构建方法

针对机载全球定位系统（global positioning system, GPS）只能进行局部半物理仿真或外场试飞验证,而无法实现机载差分GPS (differential GPS, DGPS)硬件在环（hardware-in-loop, HIL）全方位高动态室内仿真、测试与评估的问题,提出一种基于实时仿真技术,利用GPS仿真模拟器和DGPS接收机,在实验室静态环境下,采用实时动态(real-time kinematic, RTK)载波相位差分法,对机载DGPS效能进行全方位高动态的室内评估系统构建方法。利用该方法构建的评估系统获取了机载GPS在差分和单点两种工作方式下的实验数据,通过比较分析单机GPS与DGPS所得的实验数据,验证了机载GPS差分方式在定位精度上是单点方式下定位精度的4~5倍。该系统能够在实验室静态环境下,全方位高动态模拟机载DGPS外场试飞的全过程,实现了在室内静态环境下对机载DGPS效能进行考核评估,并为今后机载DGPS效能的室内评估提供了实验依据和技术支撑。     

飞机编队飞行保障系统的建模与仿真

采用先进建模仿真技术实现了非战时飞机编队飞行保障仿真系统。系统不仅能够建立飞机编队飞行保障过程模型,描述飞机编队飞行保障过程中的基本活动如飞行、故障发生、计划性维修及非计划维修;还能够按照各种事件的发生规律进行仿真,反映飞机编队在一段时间内累积飞行时间、定时维修及故障维修的情况。介绍了实际飞行保障过程,给出仿真模型描述,最后阐述了使用框图建模方法实现仿真系统的过程。     

驾驶员模型对Ⅱ型PIO预测影响研究

由速率饱和引起的Ⅱ型PIO(Pilot-in-the-Loop Oscillations)严重威胁着飞行安全.在基于描述函数法的Ⅱ型PIO预测中,建立了速率限制环节的描述函数模型,构建了具有速率限制环节的人机系统模型,分别采用驾驶员同步控制模型、补偿控制模型及Neal-Smith模型对人机系统Ⅱ型PIO预测进行了仿真对比研究.仿真结果表明代表着不同控制模式的驾驶员模型对预测结果有显著影响,飞行试验结果也表明不同的驾驶员对同一PIO构型给出了有差异的评分.     

机载电子装备备件的非线性灰预测规划模型

针对机载电子装备备件问题,首先定义了模块和系统的有效度来衡量其可靠性。然后利用试验训练中积累的历史有效度数据建立GM(1,1)模型来预测模块在实战中的有效度,并建立关于备件数量的非线性灰预测规划模型。最后给出了一个算例,算例结果表明,基于机载电子装备备件有效度现实数据而建立的非线性灰预测规划模型合理有效。     

L波段杂波雷达录取系统

本文介绍一种用于Ｌ波段机载杂波雷达中杂波记录的数据采集系统。该系统在雷达触发脉冲的控制下，同步采样Ｉ、Ｑ两路信号，分辨率为１２位，最高采样频率为４ＭＨｚ。系统２０ＭＢｙｔｅ的大容量数据缓冲区（每通道１０ＭＢｙｔｅ），由动态存储器（ＤＲＡＭ）构成。为满足杂波雷达的各种不同的工作模式，系统的触发延迟、每次触发的采样长度、一次连续记录对触发信号的响应次数以及实际的采样频率等均可由软件设置。文中先描述系统的工作原理与电路设计，而后介绍利用谱分析方法与直方图分析方法对Ｉ、Ｑ两采样通道的测试结果。     

基于缩比模型的微波着陆系统飞行检验HIL仿真

飞行检验仿真对实际飞行检验意义重大.根据微波着陆系统的技术体制和导航原理,利用激光波束赋形容易实现的特点,使用可控的激光发射装置模拟微波着陆系统的角度制导天线的功能,辐射强方向性的具有特殊要求宽度和范围的激光扫描信号.应用电磁相似理论,根据某已完成MLS飞行检验的机场的环境建立缩比模型,利用激光在缩比模型下的传播模拟微波载波在机场场地环境下的辐射情况,建立机场微波着陆系统基于缩比模型的飞行检验半实物仿真系统.对该系统的可行性进行了深入的分析,包括激光波长、扫描速度等.系统采用MATLAB/RTW的快速原型化目标--xPC目标,进行机载接收信号处理的实时仿真.系统便于调试,仿真参数设置方便.     

卫星/惯性组合导航事后高精度融合算法研究

高精度的组合导航数据事后融合处理算法是多传感器信息融合处理的重要环节,是对导航系统性能进行评估分析的关键。研究了一种分两步进行的惯性/卫星组合导航信息事后高精度融合算法,在惯性/卫星组合导航卡尔曼滤波算法的基础上,利用最优固定区间平滑滤波算法对惯性/卫星组合导航信息进行再次平滑滤波融合,可以提高组合导航数据事后处理的精度。设计了仿真验证平台,对所提出的融合算法进行了仿真验证。仿真结果表明:基于卡尔曼滤波与固定区间平滑滤波实现的惯性/卫星信息事后融合算法有效、可行,可作为试飞性能评估中确定参考基准的方法。     

Fast fine acquisition algorithm of GPS receiver aided by INS information

Acquisition time of global position system (GPS) receiver, which is the main factor contributes to time to first fix (TTFF), can be shortened by estimating the Doppler frequency shift through external inertial navigation system (INS) information and almanac data and reducing the searching area. The traditional fast acquisition is analyzed, the fast acquisition of the GPS receiver aided is presented by INS information, and the signal is fine captured by spectrum zooming. Then the algorithm is simulated by sampled GPS intermediate frequency (IF) signal and the result verifies that this acquisition can dramatically improve the capability of GPS receiver and reduce its acquisition time.     

飞行器动力学信息辅助MEMS惯导系统

使用微机械电子(micro electro mechanical systems, MEMS)惯导系统(inertial navigation system,INS)的飞行器由于其MEMS惯性器件测量精度低,致使导航误差快速发散。针对该问题,提出了一种利用飞行器动力学(aircraft dynamics, AD)信息辅助MEMS惯导解算的方法。〖JP2〗它基于AD建立的飞行器运动模型和运动误差模型,利用实时解算的飞行器运动状态构建卡尔曼滤波器对MEMS惯导误差进行估计和修正。在此基础上,进一步考虑了INS/全球定位系统(global positioning system,GPS)组合导航时该方法的改进算法,提出了一种利用GPS定位信息和预测滤波器对飞行器动力学模型误差估计的方法。最后的半实物仿真实验结果表明,飞行器动力学信息辅助滤波器可以有效地减小系统误差,提高 MEMS惯导系统输出精度。     

紧耦合GPS/INS组合导航技术仿真研究

提出了一种改进的惯性导航系统(inertial navigation system, INS)辅助GPS载波跟踪算法,设计了一种基于伪距/伪距率组合的信息融合算法,并对相应的算法进行了仿真验证。仿真结果表明：在紧耦合GPS/INS组合导航系统中,惯导对GPS跟踪环路的辅助,可以保证接收机环路滤波器在窄带宽下仍能正常工作;基于伪距/伪距率的GPS/INS信息融合方法,使组合导航系统在GPS接收机接收的卫星少于4颗的时候仍能有效地利用GPS导航信息,同时利用组合滤波器的输出对INS系统的误差进行修正,提高了整个组合导航系统的导航精度。     

基于自适应SSUKF的组合导航信息融合方法

针对车载组合导航系统噪声统计特性无法事先实时获取的问题,提出了一种神经网络辅助的自适应SSUKF信息融合算法.该算法利用神经网络在线估计系统噪声,采用SSUKF同时估计系统状态和在线训练神经网络的权值,从而能在系统噪声统计特性未知的情况下获得组合导航系统的实时最优估计,给出了算法的详细实现过程.最后,针对车载INS/GPS组合导航系统的信息融合问题进行了仿真研究.仿真结果表明,该算法在系统噪声统计特性未知的情况下仍能获得高精度的估计效果,同时与自适应UKF算法相比,有效降低了算法的计算量,提高了算法运行的实时性,证明了该算法是一种有效而实用的方法.     

高动态GPS/INS组合导航算法研究

首先介绍了新型深组合GPS/INS系统原理图及组合导航滤波算法。在该算法中,组合卡尔曼滤波器除完成INS误差及GPS接收机时钟误差的估计外,还参与了GPS码跟踪,即完成传统码跟踪环中环路滤波器的功能。采用自适应码跟踪误差估计器补偿组合卡尔曼滤波器测量值中的相关分量,从而消除了传统组合中不稳定的主要根源。然后进行了计算机仿真计算,仿真结果表明,新型深组合GPS/INS导航算法适用于机动性较高的载体。     

分布式INS/GPS组合导航仿真器开发

在研制INS/GPS组合导航系统之前建立INS/GPS组合导航仿真器系统是节约研制成本和缩短开发周期的有效途径,利用多台计算机搭建分布式组合导航仿真器能够更逼真的对系统进行仿真。该仿真器由GPS仿真子系统、INS仿真子系统和INS/GPS组合导航仿真子系统三大部分组成,对该系统之间的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述,对比较难解决的系统同步问题提出了解决方法。最终的设计方案已成功的应用于某飞机仿真系统中。     

Accuracy improvement of GPS/MEMS-INS integrated navigation system during GPS signal outage for land vehicle navigation

To improve the reliability and accuracy of the global positioning system (GPS)/micro electromechanical system (MEMS)inertial navigation system (INS) integrated navigation system,this paper proposes two different methods.Based on wavelet threshold denoising and functional coefficient autoregressive (FAR) modeling,a combined data processing method is presented for MEMS inertial sensor,and GPS attitude information is also introduced to improve the estimation accuracy of MEMS inertial sensor errors.Then the positioning accuracy during GPS signal short outage is enhanced.To improve the positioning accuracy when a GPS signal is blocked for long time and solve the problem of the traditional adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) method with poor dynamic adaptation and large calculation amount,a self-constructive ANFIS (SCANFIS) combined with the extended Kalman filter (EKF) is proposed for MEMS-INS errors modeling and predicting.Experimental road test results validate the efficiency of the proposed methods.     

IAE-adaptive Kalman filter for INS/GPS integrated navigation system

1 .INTRODUCTIONInertial navigation system(INS) and Global posi-tioning system ( GPS) are two major navigationsystems now widely usedfor marine applications a-round the world. Considering both systems pos-sess complementary working characteristics , abooming attention is focused on finding effectivemethods to combine the two different systems toconstituteintegrated navigation system with higheraccuracy and better performance .Information likeGPS position and velocity are often chosen as…     

OAS/INS/GPS/APS舰艇组合导航系统设计与仿真

舰艇高精度导航需求日益迫切，设计的组合导航系统可以使舰艇在水上水下一些特殊环境下实现高精度航向和定位测量。系统设计和利用了三种新型导航系统作为导航分系统，分别为光学标校系统(OAS)、水声定位系统(APS)和GPS姿态测量系统。为了克服惯性导航系统(INS)系统的积累误差以及GPS、APS和OAS系统各自的缺陷，采用联邦卡尔曼滤波技术，设计了OAS／INS／GPS／APS组合导航系统滤波算法，仿真结果验证了算法的有效性，表明基于上述系统的组合导航系统可以获得较高的航向定位精度。