联邦滤波在光纤陀螺捷联惯导系统传递对准中的应用

对舰载武器光纤陀螺捷联惯导系统相对舰船综合导航信息系统的动基座传递对准技术进行了研究,提出了将挠曲变形、时间延迟作为系统状态,并给出了系统状态方程和量测方程。采用联邦滤波作为信息融合算法的传递对准方法,对系统方程中的状态变量进行了可观测度分析,并推导了速度、姿态匹配子滤波器方程及主滤波器方程。最后进行了仿真试验,试验结果表明:该传递对准方法使方位精度提高20%以上;该方法能够有效解决舰船条件下光纤陀螺捷联惯导系统的传递对准。     

长航时激光惯导定位误差的补偿方法研究

针对激光惯导长时间航行时定位误差发散的问题,提出了一种适用于激光惯导定位误差综合补偿的方法。引入经典的误差方程和旋转激光陀螺的误差方程,主要分析陀螺漂移对惯导系统的影响,根据分析结论,提出了基于外部位置和航向信息的长航时激光惯导定位误差的补偿方法。理论和实验分析表明,所提出的补偿方法明显的抑制了激光惯导的误差随时间的积累,可有效提高长航时激光惯导的定位精度。     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

加速度计/磁强计无陀螺捷联惯导姿态解算研究

针对无陀螺捷联惯导系统姿态解算随时间不断积累的问题,提出一种磁强计辅助无陀螺捷联惯导的组合方案,利用磁强计测量的地磁信息来修正无陀螺惯导系统的姿态角误差,提高了姿态角的解算精度。推导了磁强计输出和姿态角之间的关系,在此基础上提出了一种姿态优化算法,介绍了算法的基本原理;建立了误差四元数的姿态组合模型,并采用反馈校正完成动态条件下姿态的确定;最后对姿态误差角进行了仿真研究,仿真结果表明该方法有效地抑制了误差的发散。     

基于激光陀螺平台的船载姿态定位系统

为确保船载卫星接收机能够得到自身实时、准确的姿态信息,考虑到低成本的要求,采用微机电系统(MEMS)惯性器件设计接收机用姿态定位系统。利用船头部的高精度激光陀螺导航系统来组合尾部的MEMS惯导系统,对MEMS捷联惯导系统的误差进行了分析并建立组合导航系统的动态模型,利用Sage-Husa自适应滤波器对惯导系统的误差进行估计,对MEMS惯导系统的姿态解算结果予以修正,以解决MEMS惯导姿态精度低的问题,试验验证方案可行。     

压电捷联惯导系统研究

探讨了用压电惯性器件构筑捷联惯导系统的技术途径。叙述了压电捷联惯导系统的结构及特点,分析并指出了惯性器件及系统的主要误差源,为压电陀螺和压电加速度计提出了一种系统级综合校正模型．给出了基于四元数的姿态及导航实时算法,对校正后的系统性能进行了仿真计算。结果表明,压电捷联惯导系统精度可以满足一些领域的导航与制导要求。对原理样机所做初步试验得到的结果优于仿真精度。     

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对激光陀螺的原理进行了分析和说明,重点对影响陀螺比例因子误差因素进行分析,在此基础上建立了误差补偿的精确数学模型,并针对某型激光陀螺进行了误差分析。分析结果表明,惯导系统激光陀螺的比例因子与材料介质、温度、腔长等相关,除了采用稳频技术,还需要采用旋转调制技术提高测量数据精度。转台仿真和实际测试结果证明,该比例因子修正的方法方便、可靠,姿态精度可提高约8.7″,对提高惯导测量精度具有重要意义。     

光纤陀螺—环形激光系统的后继者

目前实验室推出的光纤陀螺到90年代可能要与环形激光陀螺争夺惯性制导市场.光纤陀螺的前景要比激光陀螺从实验室推出后的十年要稍长一些,以打破旋转质量陀螺的长期垄断地位.首先,光纤陀螺(FOG)很可能占领尺寸小、重量轻,功耗低,坚固耐用,成本适中的中低精度为主要优点的应用场合.10年前,由于同样的原因使激光陀螺进入惯导市场,尽管从那时以后激光陀螺的精度有了很大的提高.到90年代末,预计技术的进步可使光纤     

光纤陀螺捷联惯导系统热仿真研究

探讨了光纤陀螺热模型的建立方法,并进行了实验验证,在此基础上建立光纤陀螺捷联惯导初步热模型,利用基于液体动力学(CFD)的热分析软件Flotherm对惯导系统进行热仿真分析,通过仿真计算,从而得到惯导系统在室温条件下,通过自然对流散热达到稳定状态的温度云图,然后对系统实现方案进行优化热设计,使温度对光纤陀螺性能的影响尽量减小,并对下一步温补或温控方案提供理论支持与指导。     

低成本惯导系统在战术导弹上的应用

为使低成本惯导系统的精度与战术导弹改击远程目标的任务相适应,提高导弹的命中率,十分重要的是提高惯导系统初始对准精度。本文研究了飞机主惯导为平台式惯导系统,导弹子惯导为捷联惯导系统的传递对准原理和精度计算方法,文中强调了以主惯导平台为基准,去校正子惯导数学平台的传递对准设计思想,采取了导弹安装误差角处理的合理措施,以达到快速对准的目的,通过仿真研究证实了本文观点的正确性。     

基于MEMS振动陀螺的旋翼无人机组合导航算法设计

旋翼无人机需要惯导提供准确的角速度和加速度测量信息,而由于无人机的振动会对陀螺输出噪声产生影响,进而影响无人机的飞行平稳性。因此,该文提出了一种面向旋翼无人机的组合导航算法,基于扩展卡尔曼滤波,结合全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)组合导航算法和无地磁传感器的航姿参考系统算法,在一定程度上解决了GNSS失效情况下的姿态稳定问题。针对旋翼无人机对导航系统输出信息平稳性的要求,采用自适应陀螺采样平滑方法,在少量增加数据处理复杂度的前提下,降低了航姿和角速度信息的噪声,在无人机应用中实现了良好的飞行轨迹重复性和控制平稳性。     

基于改进Bayesian Bootstrap陀螺仪寿命预测研究

陀螺仪是惯性导航系统的核心部件之一,其剩余寿命预测是惯导系统作战使用、战备测试和维修决策的重要依据。首先采用漂移布朗运动对陀螺仪进行退化建模,针对陀螺仪性能参数样本容量小的实际情况,将Bayesian Bootstrap方法引入到退化模型参数估计中。该方法是一种通过数字仿真技术扩大样本容量的方法,它完全依赖于样品本身的数据,不需要任何主观假设。面对特小样本Bayesian Bootstrap方法估计结果可信度下降的情况,提出了一种改进的Bayesian Bootstrap方法,在保证期望与方差点估计不变的情况下,缩短了其置信区间,有效地提高了预测精度,最后通过陀螺仪的寿命预测实例验证了该方法的有效性和实用性。     

基于成像激光雷达的地形辅助导航研究

成像激光雷达通过扫描可以测量高精度的地形数据,基于成像激光雷达的地形辅助导航系统是纠正惯导误差的有效手段.根据激光雷达测距模型提出了基于成像激光雷达的地形辅助导航系统,将激光雷达看作一个多维距离传感器阵列,利用卡尔曼滤波器迭代估计系统的状态误差,从而纠正惯导累积误差.根据激光雷达测距关系推导了系统的扩展卡尔曼滤波方程,并对成像激光雷达多维测量数据采用最小均方误差准则进行融合,融合滤波器组合了多个测量数据的信息,有效克服了测量噪声和数据丢失对单个滤波器的影响,从而提高了导航性能.然后利用局部可观测性对系统的性能进行了分析,并对提出的算法作了大量的仿真实验进行验证.     

飞行器惯导数据在海上靶场测控中的应用

某型飞行器在海上靶场试验中的突出特点是舰载发射、低空、快速(约6马赫)。由于低仰角起始段雷达捕获困难,需要准确的引导数据作为捕获保障。在飞行器试验中,惯导数据插入遥测数据中进行实时传送,利用遥测数据中惯性导航数据实时处理,其结果可以用来解决海上靶场飞行器外弹道轨迹显示,并将其作为引导数据,引导雷达在初始段对目标进行快速捕获。     

无人机集群对多雷达参数测量的影响效应

为验证无人机(UAV)集群电子对抗的效果,针对集群本体、集群压制干扰、集群转发干扰、集群相干干扰对多雷达参数测量的影响机理进行了探讨,并重点分析了信噪比、干信比、目标回波与UAV本体回波幅值比等影响因素。首先基于贪心算法对UAV干扰资源进行资源分配,然后通过仿真分析了几种干扰方式对雷达参数测量的影响。实验结果表明：集群本体对雷达的影响效果较小,主要原因是UAV体积小,回波功率低;集群压制干扰由于增大了检测阈值,使多雷达的目标检测概率大幅降低;集群转发干扰能产生大量假目标,导致雷达测角误差较大;集群相干干扰可使雷达测角偏离主波束方向,形成角度欺骗。综合分析,压制干扰、转发干扰和相干干扰这3种干扰方式运用在集群干扰中都具有较好的干扰效果。     

低空小型无人机贝叶斯学习超分辨ISAR成像

本文针对低空小型无人机在雷达探测中散射截面积小、相干积累时间短等问题,提出一种基于贝叶斯统计机器学习的逆合成孔径雷达超分辨成像方法。利用无人机相对空域背景的稀疏性先验知识引入重尾的拉普拉斯先验概率分布,并基于观测系统噪声高斯分布假设建立贝叶斯后验推理模型。针对先验分布的非共轭性,引入分层贝叶斯模型。最后应用变分贝叶斯期望最大算法,解析求解目标后向散射系数后验概率密度函数,并校正目标非系统性平动误差及其造成的成像散焦。与传统方法相比,该方法能够有效解决无人机目标雷达散射截面积较小带来的成像信噪比低以及相干积累时间较短带来的成像分辨率低等问题。仿真实验结果证明了本文所提方法的有效性和优越性。     

无人机通信网络的研究

在现代局部战争中,可采用高空长航时无人机作为通信中继平台,实现地面站与各无人机之间的通信(测控信息和任务信息传输)。本文给出了无人机系统(UAVS)通信网仿真系统的组成,设计了通信协议模块的分层呼叫协议与路由选择协议,该软件已用于UAVS通信网仿真系统。     

基于雷达组网远程监控系统设计与实现

针对雷达组网系统对远端雷达站监控的需要,提出了一种雷达远程监控系统设计方法。采用高性能TMS320DM642处理器作为系统硬件平台,应用其高速处理性能和片上集成外设端口功能,实现对雷达状态视频信号采集及数据压缩处理,利用其IP端口完成远程数据传输。该系统嵌入远端雷达站,以视频方式收集雷达工作状态信息并上传;雷达组网系统接收并显示各雷达视频信息,实现了远程监控。     

多传感器结合的无人机障碍物识别方法研究

随着无人机越来越多的应用在植保作业中,无人机障碍物识别正逐渐成为研究的重点。由于单一传感器识别障碍物的局限性,提出将毫米波雷达和视觉系统相结合的障碍物识别方法:利用毫米波雷达探测前方障碍物的距离,通过视觉系统检测障碍物的大小形状等信息。视觉系统结合色值提取、形态学处理等方法滤去干扰信息,得到较为光滑的障碍物轮廓,利用坐标系的转换实现雷达与视觉系统的空间融合,首次对障碍物的面积进行了测算,采用同步线程的方式实现传感器在时间上的融合;根据融合处理得到的结果,判断无人机是否可以在障碍物之间顺利通过,为避障决策提供依据。通过试验证明该方法既可获取前方障碍物的位置信息,同时受环境因素的影响较小,且可以识别出障碍物的轮廓、大小并完成障碍物之间距离的测算。     

基于激光检测的无人机探测系统与实验

现有的无人机探测通常采用以雷达扫描为主,辅以其他传感器探测的方式。但是,目前使用雷达探测的成本较高,而激光器作为一种低成本、低功耗的器件已受到人们广泛关注。以激光为载体,结合无线光通信中的捕获、瞄准、跟踪(APT)系统,设计并实现了一种基于激光探测技术的无人机扫描定位系统,并以气球模拟无人机目标的测试方式,测试了该系统的定位精度和效率。扫描试验结果表明:在激光发射器平均功率小于40mW的情况下,该系统对目标的捕获定位能达到较高的精度,误差在5%以内,最大可探测范围为45m。