多模卫星组合导航容错滤波算法

多模卫星组合导航技术目前是导航领域重要的发展方向.针对多模卫星系统可能存在故障卫星而导致系统定位失效的问题,提出了一种基于联邦滤波的多模卫星容错组合导航算法,并提出了一种改进的残差故障检测方法,完成了一种北斗/GPS/GLONASS容错组合导航算法的设计.通过仿真验证了该算法对于故障卫星检测和隔离的有效性.     

采用双状态传播卡方检验和模糊自适应滤波的容错组合导航算法

太阳能高空长航时无人机导航系统中,捷联惯导/北斗2κ全球卫星导航/星光导航(SINS/BD2/GPS/CNS)是一种可用的组合方案.针对常规容错组合导航算法故障检测类型单一,故障时滤波精度下降的问题,提出一种采用双状态卡方检验(TSPCST)和模糊自适应滤波(FAF)的容错组合导航算法.为了同时检测多种故障,将TSPCST应用于联邦滤波结构中;为了防止故障数据污染系统,利用FAF输出的高精度导航信息,对双状态传播器定期交替校正;进一步,FAF运用TSPCST检测得到的故障信息变量,定义量测子系统模糊有效域,将检测阈值模糊化,以弥补常规固定检测阈值算法难以选取阈值的不足;最后,通过计算信息分配因子,自适应处理多种故障数据.仿真结果表明,该容错组合导航算法性能优于常规固定检测阈值算法.     

多模卫星组合导航滤波融合算法

为融合多种模式的卫星导航系统的信息,解决单一卫星系统存在的缺点,研究了多模卫星导航定位技术,提出了一种基于单元级融合方式的导航定位算法.首先,建立了北斗/GPS/GLONASS多模卫星组合导航系统的数学模型,然后为每颗卫星分别设计子滤波器,给出了联邦多重渐消记忆滤波融合算法.试验结果表明,该算法能灵活有效的利用多个卫星系统的卫星进行导航定位,提高了卫星导航系统的精度和可靠性.     

基于近距无线电导航的容错组合导航系统

针对组合导航子系统的特性,提出了一种基于近距无线电导航的容错组合导航系统方案.给出了完整的无线电导航系统的误差模型.针对残差X2检验和状态X2检验的特点,提出了一种结合状态递推的残差检验法,该方法对软故障的检测能力较强,并采用分量检测法提高故障检测灵敏度,将该算法嵌入到基于局部反馈校正的无重置联邦滤波器中提高导航系统的容错能力.仿真结果表明,融合输出结果不受故障影响且精度高于任一子滤波器导航精度,验证了算法的正确性.     

基于序贯概率映射的组合导航自适应容错算法

基于联邦滤波的容错组合导航系统通常在判定故障时刻对故障子系统进行整体隔离,未充分考虑缓变故障影响的渐近变化与状态分量间的差异。为此,提出一种基于序贯概率映射的组合导航自适应容错算法。该算法通过子滤波器新息动态映射建立局部估计状态统计模型,通过序贯概率比检测在线估计缓变故障影响下的局部状态质量,并据此对融合过程进行自适应调节。仿真结果表明,所提出的方法能有效提高组合导航系统对缓变故障的自适应容错调节能力。     

BP神经网络辅助的缓变故障双阈值检测法

针对传统$\chi ^2$检测法对惯性/卫星组合导航缓变故障检测效率不高的问题,提出一种基于BP神经网络辅助的缓变故障双阈值检测法.基于BP神经网络建立位置与速度子预测器,实现对卫星导航量测数据的预测,在此基础上根据预测精度提出双阈值的低检测门限,辅助残差chi^2检测法进行故障检测与系统重构.仿真结果表明,对于缓变故障,所提出方法能有效提高故障期间滤波精度、降低漏警率以及组合导航的可靠性.     

基于多假设解分离算法的BDS/SINS紧组合完好性监视

完好性是民航基于性能的导航（PBN）运行的关键性能要求,是导航安全性的重要支撑。北斗导航系统（BDS）/惯性导航系统（SINS）紧组合导航系统将SINS信息加入到完好性监视中,增加了冗余信息,通过多假设解分离算法进行故障卫星的检测与隔离,满足民航特定飞行阶段高完好性要求。论文利用BDS接收机接收到的BDS卫星数据,通过设置飞行轨迹,模拟卫星故障,对BDS/SINS组合导航系统的完好性算法进行测试验证。实验结果表明,基于多假设解分离方法的BDS/SINS紧组合导航系统可以较好地实现故障卫星的检测与隔离,保护限计算符合预期。     

GPS多星故障识别改进算法的仿真研究

为了能够识别多颗卫星故障,提高卫星导航定位系统的可靠性,提出了一种专门针对多故障情况的MHSS(多假设分组)算法。首先介绍了MHSS算法的基本原理,并对其仿真,表明其较传统算法更能满足更高导航完好性的需求;然后提出了MHSS-FDE改进算法,该算法与传统算法比较类似,需要计算检测门限进行有/无故障判决,将MHss方法中不受伪距测量影响的项排除,构造假设验证法的识别判别函数进行故障卫星识别;最后以多颗故障卫星条件为例对改进的MHSS-FDE算法故障识别率进行计算机仿真,并与现有的可用于多星故障识别的FDE算法进行仿真比较,结果显示:改进的MHSS-FDE算法具有较高的故障识别率。     

基于卫星／平流层飞艇的区域导航系统设计

针对卫星/捷联惯导组合导航系统中卫星信号易受干扰的问题,为提高导航的精度和可靠性,提出了一种新的基于卫星和平流层飞艇的区域导航系统.根据区域导航平台,利用组合导航的模式,建立了同步卫星/捷联惯导/平流层飞艇组合导航的状态方程和量测方程,选取自适应联邦滤波算法作为组合导航的信息融合算法,形成联合滤波器,要以弥补卫星导航中信号易受影响的问题.最后设计开发了区域导航仿真系统,通过数字仿真表明,与卫星/捷联惯导组合导航系统相比,区域导航系统具有较高的导航精度和较好的可靠性.     

一种基于UKF改进算法的组合导航系统故障的检测方法

为了缩短组合导航故障检测的时间, 提高检测准确性, 在残差χ²检验法理论基础上, 对无迹卡尔曼滤波（UKF）进行研究。采用一种基于混合滤波思想的UKF, 该算法在时间更新步骤分为两个阶段, 利用线性方程得到状态的一步预测值并由此构造Sigma点, 通过求取Sigma点加权和来实现对量测值的一步预测, 降低了计算量。采用改进算法和标准UKF算法对含有故障的GPS/INS组合导航模型进行故障检测。仿真实验表明, 改进的算法能够更迅速地检测出故障, 有利于提高导航系统的稳定性, 在工程应用中有重要意义。     

Intelligent active fault-tolerant system for multi-source integrated navigation system based on deep neural network

Neural Computing and Applications - This paper proposes an intelligent active fault-tolerant system based on deep neural network. That is, an active fault-tolerant integrated navigation system is...     

基于RBF神经网络的组合导航融合算法

提出一种基于径向基函数（RBF）神经网络的组合导航容错算法。该算法将局部滤波器状态估计分组引入作为融合中心的RBF神经网络，通过RBF神经网络的局部特性，实现全局估计的自适应性和容错性。该算法等价于对局部估计的模糊推理。仿真结果表明，该融合算法有较高的估计精度，能够及时检测出传感器故障并在融合网络中予以隔离，不致影响全局估计。     

基于天文/GPS的HEO卫星自主导航方法

为了实现大椭圆轨道(HEO)卫星高精度自主导航,提出一种将直接敏感地平天文导航与全球定位系统(GPS)相结合的组合导航方法.首先,分析卫星轨道??2运动模型及其所受空间摄动,建立卫星轨道动力学模型;然后,分析单一使用天文导航和GPS的优缺点,根据HEO卫星对GPS的可见性,提出在远地点只采用天文导航,而在近地点采用以天文导航为主、适时引入GPS信号进行位速测量辅助修正的方法.通过计算机仿真和结果分析表明了所提出的设计方法导航精度比单一天文导航提高72.4%～85.6%.     

基于地球坐标系的全球惯性导航与组合导航方法

包含高纬度极区的全球导航是现代民用和远程军用飞机对导航系统的重要要求。极区地理环境的特殊性导致常规的指北方位惯导算法在极区不适用。针对全球导航中极区与非极区惯导算法不统一的问题,提出了以基于地球坐标系的惯导机械编排为内核,导航参数在地理坐标系和格网坐标系输出的全球导航方法。针对长航时惯导系统存在的误差累积问题,设计了基于地球坐标系的惯性/卫星紧组合导航滤波器。仿真实验表明,基于地球坐标系的惯导算法在极区与非极区的算法性能分别与格网算法和指北算法一致,惯性/卫星紧组合导航有效提升了导航精度。     

基于联邦UKF的可重复使用运载器再入段组合导航

针对航天科技领域的再入问题,根据导航系统状态方程非线性的特点,设计基于联邦滤波的UKF（Unscented Kalman Filter）算法,并应用于可重复使用运载器（Reusable Launch Vehicle,RLV）的组合导航系统.对基于该算法的RLV组合导航（惯性导航、卫星导航和天文导航）系统进行仿真,并与传统的基于联邦滤波算法对组合导航系统进行比较.结果表明,提出的组合导航方案和基于联邦滤波的UKF算法能提高导航精度、鲁棒性和容错性.     

SINS/GLONASS/GPS组合导航系统的故障检测研究

为了避免由于应用过多的卡尔曼滤波器在组合导航系统中所带来的一系列问题,提出了一种应用SINS/GLONASS/GPS组合导航信息进行故障诊断的新方案。在总体设计了SINS/GLONASS/GPS组合容错导航系统方案的基础上,从理论上证明了该方案的可行性。SINS/GPS/GLONASS容错导航系统大大增强了系统的可用性和自主完备性,同时,提高了系统的联合定位精度。     

组合导航系统模拟器中的卡尔曼滤波设计

组合导航系统模拟器是飞行训练模拟系统的关键部件,在分别设计了惯性导航系统模拟器以及卫星导航模拟器的基础上,为了提高模拟器的真实性,针对如何实现两个系统最优组合,为其它系统提供准确可靠的导航数据的问题,参照现代飞机组合导航系统的组成结构及工作原理,设计了组合导航卡尔曼滤波器,建立了松组合和紧组合两种组合导航方式的方程和量测方程,并与纯惯性导航系统的结果进行对比分析,证明了所设计的组合导航系统卡尔曼滤波器的有效性.     

冗余组合导航系统的软件设计及可靠性分析

提出了冗余组合导航应用软件的实用设计方法，当组合导航应用软件中多个任务模块采用N文本法和恢复块法进行冗余设计时，给出了含有容错模块的软件系统的可靠性的评价模型及计算方法。