指北式捷联惯导系统软件的仿真与测试

传统测试用飞行轨迹侧重于模拟飞机真实的飞行轨迹,其导航算法的局限性使得即使出现大的误差也可能无法察觉.改进了一种解析式测试用飞行轨迹的生成方法,设计了一条飞行仿真轨迹,并对轨迹进行了性能分析,指出了方法与传统的飞行轨迹设计方法的优劣.在指北式捷联惯导系统中,对惯性器件进行了建模并设计了惯导系统仿真软件.用所生成的飞行仿真轨迹对导航系统软件进行了测试.通过仿真比较,有效地验证了导航软件的正确性和可靠性.     

基于VS的捷联惯导系统仿真器设计

针对在实验室环境下实时获取飞机真实动态数据难度大的问题,借助飞行控制原理设计了飞机实际的飞行轨迹,并利用飞行轨迹产生的真实数据解算惯导误差及惯导参数,模拟了对惯导系统的动态导航.利用模块化设计思想,建立了捷联惯导系统的仿真轨迹模块、惯性器件参数输入模块、导航参数计算模块、视景仿真模块等,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了捷联惯导系统仿真系统.用户界面直观简洁,通用性较强,可以实现人机交互、实时仿真等效果.仿真结果与惯导系统误差特征一致,验证了仿真器所用捷联惯导系统算法的正确性.     

游移方位捷联惯导系统软件测试与仿真

用C语言实现了游移方位捷联惯导系统的实时软件仿真;分别以圆球和参考旋转椭球体作为地球模型进行导航参数计算;用圆球模型下的飞行轨迹数据对圆球模型,椭球模型,加惯性元件误差的椭球模型下的捷联惯导系统导航参数进行测试;提出将速度通道和高度通道联立求解的方法.以提高速度,高度计算的准确性;并解决了导航参数解算中出现的计算周期同步问题;分析了误差来源,比较了圆球和参考旋转椭球体之间的差异;验证了该惯导系统仿真的正确性,证明了该测试方法的可行性。     

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.     

六加速度计的GFSINS/GPS组合导航系统研究

无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的角速度解算误差与加速度计测量误差紧密相天,加速度计测量误差会导致整个惯导系统导航参数随时问快速发散.针对这一问题,在传统捷联惯导系统的基础上,基于某种六加速度计配置方式,推导了尢陀螺捷联惯导系统误差方程,利用卡尔曼滤波器组成了GFSINS/GPS组合导航系统.经仿真验证,该组合导航系...     

捷联惯导系统测试中仿真轨迹的设计与分析

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数.针对捷联惯性导航系统进行测试的飞机仿真飞行轨迹的设计方法.方法将飞行轨迹分解成若干任务段,根据实际需要,通过自由组合这些任务段,得到一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真轨迹并对该轨迹进行了性能分析,结果表明设计方法不仅能够较好的模拟飞机的实际飞行状态,更能有效的检验捷联惯性导航算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意.     

飞机飞行轨迹仿真系统设计与实现

捷联惯导软件测试中,一般难以得到真实的航迹数据和飞行器的各种参数,针对要获得飞行轨迹数据和惯性器件输出参数,设计飞行轨迹仿真系统利用LabVIEW虚拟平台,将战斗机各种典型的飞行动作进行模块化处理,自由组合成一条飞行轨迹用于实时仿真测试.系统中的轨迹建模以几何算法为主,避免了采用差分算法时产生的计算误差,实现飞行航迹各参数的实时动态显示.对飞行中空气阻力对轨迹的影响进行了分析,加入空气阻力并建立新的模型,得到误差曲线.实验结果表明,系统能够实现轨迹的动态特性,同时空气阻力的影响也与理论相符,可以得到有用测试数据.     

应用 Matlab／Simulink 实现传递对准精度评估仿真*

论文提出了捷联惯导传递对准精度评估算法的设计方案,并利用Matlab数值计算的强大功能和Simulink建模容易实现的特点进行仿真研究,其中对仿真飞行轨迹和评估滤波器采用Matlab编程实现,惯导系统建模采用Simulink实现,将Matlab程序与Simulink模型进行交互,为捷联惯导传递对准精度评估提供了新的实现途径。仿真结果表明,该方案是可行的,评估是有效的。     

高精度游移方位捷联惯导系统的数字仿真

捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和三样子划船误差补偿来提高捷联惯导系统的精度和稳定性,并进行了仿真比较.     

基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法研究

在旋翼无人机组合导航中,针对缺乏GPS作为导航信号源的室内飞行环境,为了达到精确定位的目的,提出一种基于SLAM（simultaneous localization and mapping）的旋翼无人机组合导航算法。首先,引入双线性插值算法,实现基于扫描匹配的即时定位与地图构建;其次,对陀螺仪、加速度计和磁罗盘建立捷联惯导系统误差模型,针对旋翼无人机的使用环境对误差模型进行简化;最后,应用联邦卡尔曼滤波算法,设计组合导航系统模型,将SLAM算法和捷联惯导系统估计出的位置数据进行融合。仿真结果表明所设计基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法能够进一步提高组合导航系统对旋翼无人机位姿估计的精度。     

机载(动态)GPS信号模拟器研究

为解决无人机GPS自主导航系统的地面实验环境问题，结合某型无人机GPS自主导航系统的开发，首先提出了机载GPS信号模拟器的概念；其次，探讨了机载GPS信号模拟器的基本组成以及各组成部分的工作原理和实现方法，采用四元素法来实现无人机姿态角的求解，用迭代的方法来进行大地参心坐标系和WGS-84坐标系之间的转换；再次，在BORLANDC＋＋3．1编译环境下采用C语言编制了机载GPS信号模拟器仿真软件和地面监控软件；最后，设计了基于GPS自主导航的半实物仿真实验方案并对某型无人机进行了仿真实验，取得了良好的实验效果。     

一种空间曲线轨迹跟踪的无人机自适应导航控制算法

随着固定翼无人机飞行任务复杂化,为了实现高精度的空间曲线导航控制,基于L1-Navigation非线性导航控制算法,设计自适应模糊控制器优化固定翼无人机跟踪空间曲线导航控制方法。以球面上的空间八字曲线为例,对八字曲线建模,通过坐标转换求得目标航点位置来计算无人机飞行加速度。为了优化加速度控制无人机跟踪空间曲线性能,在L1-Navigation导航控制器中,针对增益系数设计一个双输入单输出模糊控制系统,以轨迹误差和轨迹误差变化率为输入量,以计算横向加速度的增益系数常数为输出量。最后,在Ardupilot飞控中进行飞行模拟实验,飞行实验表明,所提出方法能够精确跟踪空间曲线路径,并且有很好的自适应性。     

基于FlightGear的A-SMGCS场面活动三维仿真

针对A-SMGCS系统场面活动三维仿真问题,提出一种以开源模拟飞行器FlightGear为场景仿真平台,以实时ADS-B监视数据为驱动,以Linux为操作平台的机场场面活动三维仿真系统设计新方法。仿真系统按照实际机场模型进行机场布局设计,飞机、航站楼、塔台三维建模,地形数据生成,对真实机场环境进行了完整建模。由于ADS-B监视数据缺少飞机姿态信息,提出一种根据位置数据推算出姿态信息的新方法。首先把ADS-B监视数据进行航迹卡尔曼滤波,然后根据飞机前后两个位置的空间连线矢量计算飞行姿态。通过FlightGear多机网络数据接口导入飞机定位数据与姿态数据驱动飞机模型运动,实现了对飞机运动的六自由度仿真。仿真结果表明,该系统能逼真、准确再现真实机场飞机实时活动情况。由于完全基于开源软件设计,该系统低成本实现了对场面活动的实时三维仿真。     

面向小型无人机导航的滑模控制算法研究

设计一种简单、高效、稳健的导航算法对无人机来说非常重要。分析了无人机的运动学和动力学特性,提出了一种基于滑模控制理论的非线性导航算法。针对滑模控制中出现的抖振问题,重新进行了控制律设计,并对制导参数进行了优化。实际测试结果表明,所提出的导航控制算法具有良好的性能指标,可跟踪任意航路点,可实现无人机自主飞行。     

飞行校验中航空导航信号的模拟实现

介绍了基于GPIB总线与VC++6.0软件平台组建飞行校验中无线电航空导航信号模拟系统的方法,并以ILS、VOR为例介绍了飞行校验的各种飞行程序以及在该飞行程序下导航信号的仿真模型.系统通过PC机控制IFR2030信号发生器动态调节各种导航信号的参量,从而为飞行校验等导航认证系统的开发、维护以及测试校准提供了连续的仿真信号源.     

一种飞机的航迹模拟仿真算法

飞行仿真中,飞机航迹模拟没有考虑飞机是匀速还是变速,一般由简单的直线和圆组合来表示,这种表示算法较为理想化或简单化。为了建立逼真空情,实现复杂多样的飞行动作模拟,本文对飞机运动的数学模型进行研究,归纳总结飞机直线飞行算法,针对飞机转弯航迹过于理想和简单化提出一种新的模拟算法来模拟飞机转弯航迹。将飞机匀速和变速转弯用一种算法实现,增加新的转弯方式并提高飞机航迹多样性。最后将新算法替代老算法在航管模拟训练系统中进行应用与仿真,与真实飞机航迹数据对比,证实新的算法可以模拟出变速转弯航迹,并使整体航迹更加接近真实。     

基于AFKF的多旋翼无人机组合导航技术研究

目前旋翼无人机组合导航系统大都使用扩展卡尔曼滤波算法,然而由于导航系统建模误差和传感器测量精度的影响,导航信息解算误差较大。为了改善旋翼无人机的飞行控制效果,应用自适应渐消卡尔曼滤波（Adaptive fading Kalman filter,AFKF）进行旋翼无人机组合导航解算,算法通过实时计算遗忘因子,对过去的数据权重进行削减,以提高扩展卡尔曼滤波算法的自适应能力。应用旋翼无人机真实飞行数据进行仿真,仿真结果表明,自适应渐消卡尔曼滤波算法能够有效抑制建模误差,弥补传感器测量精度不足,改善旋翼无人机组合导航解算结果。     

机动再入飞行器半实物仿真系统及软件

本文描述了机动再入飞行器半实物仿真系统的组成系统软件设计，涉及到六自己度仿真、精确顿时控制、数据的高速转、仿真机与导航机的通讯以及仿真结果的处理等问题。     

一种多飞行器自主编队飞行智能仿真系统研究

为缩小多机自主编队飞行理论研究与实际应用的差距,加快导航与控制系统从设计到产品实现的过程,提出了一种用于多飞行器自主编队飞行的智能仿真系统.该仿真系统采用多通道信息采集设备、多通道星座模拟器、协同飞行仿真控制设备,将真实飞行设备接入闭环仿真,有效验证了导航与控制系统方案的可行性.该仿真系统中,用同一时钟模块控制多通道星座模拟器各通道运算周期和动力学平台的运算周期,解决了两者运行时间不一致的问题,有效降低了仿真系统的误差,增强了仿真的真实性.基于专家经验自主发送指令、判断状态和故障诊断,实现智能化测试,提高仿真效率.应用实例表明,自主编队飞行仿真结果与真实飞行结果一致,证明了该仿真系统设计方案的有效性.同时,基于该系统进行飞行产品的软件、硬件、设备同步开发,缩短了研发周期和成本.