广义联邦滤波器的设计与实验

为了克服联邦滤波器理论中对滤波器维数的限制,基于信息滤波算法和信息分配原理,发展了广义联邦滤波器设计理论。提出了当主滤波器维数和局部滤波器维数不相同时,广义联邦滤波器达到全局最优的解析补偿方法。并将上述设计方法应用到双MIMS/GPS组合导航系统实验中。实验结果表明:经解析补偿的广义联邦滤波器的定位精度同集中Kalman滤波器的定位精度十分接近,具有全局滤波最优性。广义联邦滤波器的设计使联邦滤波理论更加完善,增强了其实用性。     

基于光流传感器的四旋翼飞行器设计

采用Texas Instruments公司的TM4C123GH6PM单片机作为四旋翼飞行控制系统和光流数据处理的核心单元,将九轴传感器MPU9250的陀螺仪、加速度计和磁力计经姿态解算后的角度数据作为飞行控制系统的飞行姿态反馈,超声波传感器所测量的高度数据作为飞行高度反馈,优象光流传感器所输出的位置数据作为位置反馈,设计了一款新型四旋翼飞行器.实验结果表明,该四旋翼飞行器自主导航系统可以实现室内自稳、定高和定点飞行功能.     

卫星导航系统中的天文学

讨论了当前广泛应用的卫星导航系统与天文学的关系,从卫星导航系统的时空基准、近地空间大气的监测、卫星的姿态控制等几方面简述天文学的应用.针对高校大地测量和导航、制导与控制专业研究生的培养,提出了对天文学知识的要求.     

基于FPGA和DSP的MIMU/GPS组合导航系统设计

为满足MIMU/GPS组合导航系统小型化、低成本、低功耗、以及越来越高的精度要求,提出了一种基于FPGA和DSP技术为核心的MIMU/GPS组合导航系统设计。本系统采用低成本的MEMS陀螺仪和加数度计作为惯性测量单元,将FPGA与DSP二者结合起来完成导航解算任务,它们之间的数据交换可以通过双端口RAM实现。此方案可以提高系统的精度和稳定性,更好地满足系统实时性要求。     

Compass系统导航信号的兼容性研究

我们研究了Compass,GPS和Galileo系统的兼容情况,分析了Compass系统各频段信号的功率谱密度以及与GPS和Galileo信号的重叠情况,然后在考虑星座和多普勒影响的前提下,以谱分离系数和等效载噪比衰减作为系统兼容性的评估标准,仿真并分析了Compass,GPS和Galileo系统的相互干扰程度.基于分析结果从信号兼容性、互操作性和信号性能等方面出发,对Compass信号体制的设计提出了建议.     

Pulsar/CNS integrated navigation based on federated UKF

In order to improve the autonomous navigation capability of satellite, a pulsar/CNS (celestial navigation system) integrated navigation method based on federated unscented Kalman filter (UKF) is proposed. The celestial navigation is a mature and stable navigation method. However, its position determination performance is not satisfied due to the low accuracy of horizon sensor. Single pulsar navigation is a new navigation method, which can provide highly accurate range measurements. The major drawback of single pulsar navigation is that the system is completely unobservable. As two methods are complementary to each other, the federated UKF is used here for fusing the navigation data from single pulsar navigation and CNS. Compared to the traditional celestial navigation method and single pulsar navigation, the integrated navigation method can provide better navigation performance. The simulation results demonstrate the feasibility and effectiveness of the navigation method.     

基于四元数平方根UKF算法的SINS/GPS紧组合导航系统研究

在较大初始姿态误差角下,针对SINS/GPS紧组合导航系统扩展卡尔曼滤波（extenthed Kalman filter, EKF）算法定位精度下降的问题,提出了一种基于四元数的平方根无迹卡尔曼滤波（square root unscented Kalman filter, SRUKF）算法。为解决SRUKF算法中四元数正交规范化的限制,通过构造姿态矩阵代价函数将四元数预测均值问题转化为代价函数最小时的四元数向量求解问题,保证了均值四元数的规范化;利用乘性四元数误差表示四元数预测值与均值之间的距离,求取四元数的预测协方差矩阵,保证了算法的合理性。在此基础上,给出了SINS/GPS紧组合系统四元数平方根无迹卡尔曼滤波算法的具体步骤。在较大初始姿态误差角下的仿真实验结果表明,与EKF算法相比,该算法精度更高,稳定性更强。     

基于SMP2.0的全球导航系统精度因子的仿真分析

全球或区域导航精度因子(DOP,Dilution of Precision)仿真分析是全球导航系统性能指标仿真分析与评估的重要组成部分.研究了DOP的相关概念和算法,分析了DOP的可用性算法,采用基于仿真模型可移植性标准(SMP2.0)的模型开发与集成方法,设计、开发、集成和运行了面向DOP的导航系统仿真模型,并实现了支持DOP仿真分析的软件工具,最后针对GALILEO系统在中国区域的导航精度因子进行了仿真分析,验证了导航仿真系统中基于SMP2.0方法集成具有良好合理性和移植性的优点.     

功能近红外光谱（fNIRS）立体定向实时手术导航与治疗系统开发

1课题简介 立体定向手术导航技术对神经外科脑深部神经核团疾病的手术治疗效果有非常重要的影响,无论是毁损术还是DBS（Deep Brain Stimulation）,靶点的精确定位是手术成功的关键。目前立体定向神经导航系统均存在几个问题：①无法校正因中脑脊液流失、体位改变等引起的脑组织移位;     

基于卫星双向时间传递技术的星座自主时间同步与测定轨

1课题意义 随着卫星导航、飞行器编队等航天活动的深入开展,对星座自主时间同步和自主定轨产生了重大需求。在这种需求背景下,本课题开展星问双向时间同步方法的研究,并开展星座自主时间同步和定轨的仿真计算和分析。本课题研究成果对于发展我国卫星导航系统具有重要参考意义。