基于对偶四元数的圆锥及划船误差补偿改进算法

为提高高动态环境下的对偶四元数捷联惯性导航算法解算精度,将梯形数字积分算法应用于圆锥和划船误差补偿算法中,改进了姿态和速度解算算法,提高了对偶四元数捷联惯性导航算法的解算精度。在单个采样周期内,利用前一时刻采集的陀螺角速率信号和当前时刻采集的陀螺角速率信号,通过梯形积分方式计算角增量进行圆锥误差补偿;利用前一时刻采集的加速度计信号和当前时刻的加速度计信号,通过梯形积分方式计算速度增量并结合同一时刻的角增量进行划船误差补偿。通过设计的多组动态模拟仿真航迹验证表明,当角速率和比力作为圆锥和划船误差补偿算法输入时,梯形积分算法的精度高于传统的矩形积分算法,且航迹的动态性越高,改进算法的性能优势越显著。同时,通过动态跑车实验结果的分析对比,进一步验证了该改进算法的实用性。     

基于可重构计算的纯方位目标要素解算方法

目标运动要素解算所使用的数据处理技术的性能直接关系到潜艇作战系统的反应时间。目前,对目标运动要素解算问题的研究多集中在改进或使用性能更优越的估计算法。本文在现有算法基础上,利用可重构计算技术作为目标运动要素解算模块的加速器,分析纯方位平差算法的输入数据流,通过脉动阵列简化标量运算,充分利用并行流水线机制,最终实现了纯方位平差法的可重构计算。试验结果证明了使用可重构计算能够提高算法的解算速度。     

水下航行器组合导航仿真系统设计与实现

建立了自主水下航行器SINS／DVL组合导航的实时仿真系统，给出了以PC104计算机为核心的AUV导航仿真系统设计方案，包括导航系统的基本硬件（CPU模块和扩展模块）和软件组成（惯性传感器模块、DVL和深度计、采样模块以及导航解算模块），介绍了AUV模型解算系统、组合导航解算系统、模块间通信等的设计原理。通过建立AUV数学模型的方法模拟出AUV运动参数来设计实际导航系统，避免了半实物仿真的时间、经费等耗费。仿真试验表明，模型和导航算法正确，所设计的导航仿真系统能够模拟传感器输出，并完成各种数据的采集、运算及组合导航工作方式和工作状态的转换，计算精度满足要求，方案可行。该系统可用于AUV系统的试验及性能分析，为AUV的导航定位提供保证。     

基于Hermite插值的制导炮弹姿态旋转矢量优化方法

在制导炮弹姿态解算过程中,角增量提取精度对姿态解算精度的影响显著,为此提出一种Hermite 插值二子样角增量提取算法。进一步优化Hermite插值公式的系数,得出优化Hermite插值二子样角增量提取算法。在锥动环境下,将该算法与Lagrange插值三子样角增量提取算法进行仿真和试验对比。结果表明：采用所提出的Hermite插值二子样角增量提取算法的姿态解算精度优于Lagrange插值,且优化Hermite插值更适用于制导炮弹姿态解算的实际情况;该算法不仅适用于制导炮弹高动态环境,而且在同样精度条件下,可降低姿态更新采样频率,降低了对导航计算机的要求。     

基于SINS解算的行人导航技术发展综述

针对行人导航系统在卫星信号拒止条件下需要完成行人自主导航的问题,采用基于微电子机械系统(MEMS)传感器的行人捷联惯性导航系统(SINS)解算方法实现行人自主导航,利用间接卡尔曼滤波(KF)反馈校正算法对导航误差进行零速修正(ZUPT)和零角速率修正(ZARU)。详细介绍了行人SINS解算算法预处理、步态检测、滤波修正算法基本原理,针对进一步减少导航误差的问题,总结了目前的研究进展;针对行人导航SINS解算中绝对航向和绝对位置误差发散的问题,分析了目前提出的其它辅助导航方法,指出了基于SINS解算的行人导航技术特点及未来发展趋势,为行人自主导航领域的研究方向提供了参考。     

适用于高旋弹药的MIMU角速率解算算法研究

针对由于陀螺抗过载能力差限制传统捷联惯性测量系统使用问题,以高速旋转弹药制导化应用为背景,提出了一种十二加速度计配置方案。在分析比较几种常见角速率解算算法基础上,通过优化组合得到了一种特别适用于高旋弹药而且不随时间积累的角速率解算算法,最后利用计算机仿真验证了该算法的有效性。仿真结果表明,该算法不随时间积累发散,在提高角速率解算精度的同时有效避免了角速率解算过程中符号误判和过零震荡现象。     

捷联惯导系统中补偿安装误差的优化算法研究

在无陀螺捷联惯导系统中。以高自旋弹丸运动姿态测试为研究背景，针对以往解算载体角速度精度不高。导航误差随时间积累较快的问题，提出一种新的十二加速度计配置方案。并在此方案下采用了一种提高角速度解算精度的优化算法，该方法运用阻尼高斯牛顿迭代法对加速度计的安装误差进行补偿修正。进行相应的仿真试验，并与理论值进行误差分析．证实了该方案的可行性和算法的有效性。     

基于无陀螺捷联惯导系统的四元数算法

在捷联惯导系统中,针对以往解算姿态角精度不高、导航误差随时间积累较快、解算存在奇异、精度不高等问题,采用了一种四元数解算算法,该方法只需求解由四元数所表示的四个姿态运动微分方程。实验证明,该方法算法简单,易于操作,从一定程度上抑制了误差的积累。     

捷联惯导系统两种速度更新算法的比较研究

对偶四元数是一种将平动与转动统一描述的运动参数,利用它求解捷联惯导系统(SINS)的速度参量,思路完全不同于传统的速度更新算法。对两种速度更新算法的解算过程进行了对比研究,从原理上明确了导致两种算法性能差别的原因,通过定义截断误差和近似积分误差,以二子样算法为例,对两种算法的精度差别进行了定性的分析,并作了定量的计算和推导,给出了定量的表征。研究结果表明：在高动态及大机动运动状态下,对偶四元数算法在精度上具有明显的优势。设置包含圆锥运动与划船运动的复杂、高动态测试条件,在理想情况下与实际情况下分别进行了仿真测试,测试结果验证了对偶四元数算法在整体性能上的显著优势。     

复杂纹理环境的光流/惯性组合导航方法

为解决无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)在全球定位系统(global positioning system,GPS)信号弱或拒止环境下实现自主导航的问题,提出一种适用于复杂纹理环境的光流/惯性组合导航方法.通过基于低纹理场景的改进卢卡斯-卡纳德(lucas and kanade,LK)光流法,解算图像光流信息,使用惯性导航系统信息辅助光流导航系统,同时也利用光流导航系统的特征点速度信息辅助惯导系统进行导航解算,利用卡尔曼滤波器以融合光流/惯性导航信息得到速度、位置估计信息,并通过仿真实验进行验证.仿真结果表明:该方法能够在纹理丰富和纹理较差的场景下进行精确的速度、位置信息估计,所提出的导航算法符合自主导航的实时性和精确性要求.