一种车载导航系统的信号调理电路设计与GPS信息提取

简述了车载组合导航系统的组成及工作原理，并针对车速传感器和速率陀螺信号不能直接送入数据采集卡的问题，为车速传感器及速率陀螺信号的采集设计了调理电路。完成了GPS接收机数据采集的串口编程，并分析了NMEA-0183电文格式，给出了GPS信号提取程序流程图，并编程实现，按照本文设计，可获得组合导航系统导航定位所需全部数据。     

基于ARM和DSP的组合导航系统设计

设计并实现了基于ARM和DSP的SINS/GPS组合导航系统;该系统采用DSP作为导航解算计算机,完成导航数据的快速的融合与解算处理;采用ARM处理器作为上位机,完成导航系统的数据存储、显示与输入输出接口控制等功能;重点完成了光纤陀螺和加速度计的高精度数据采集以及ARM与DSP之间的通信接口的设计,并根据系统的硬件配置,设计并实现了组合导航系统的卡尔曼滤波器;最后进行了车载试验,试验数据分析结果表明该组合导航系统可以获得理想的导航精度,验证了导航系统软、硬件设计的正确性和可靠性.     

地形辅助导航技术的研究

介绍了地形辅助导航系统的工作原理、系统组成和技术应用,着重介绍了地形辅助导航系统中位置估计、数字地图、实测高程数据采集、存储技术、组合导航、数字相关器等几项关键技术,并通过数据统计和分析对地形辅助导航系统进行了论证。     

基于DSP的水下机器人组合导航系统设计

以实际科研项目为背景,研究了基于DSP＋单片机主从式双CPU结构的组合导航系统,可以兼顾导航系统数据I／O功能和运算功能,并且实现两者合理的分配。单片机实现外部多传感器的数据采集,DSP对所采集的数据进行数据运算和处理,同时采用双口RAM共享数据的方式保证双CPU间高速的数据通信。最后通过跑车实验,验证了导航计算机可以有效的融合多传感器的导航信息,达到运载体导航定位的精度和性能要求。     

基于双CPU的多传感器组合导航系统研究

以单片机+DSP双CPU导航计算机构成的嵌入式硬件平台为基础,开展了磁航向辅助的捷联惯导/GPS组合导航系统的研究。采用八位置标定算法消除环境磁场对磁航向计的干扰,提高输出精度;多传感器的信息融合采用低阶卡尔曼滤波器,以满足导航系统导航精度和实时性的要求。针对双CPU导航计算机的特殊结构,设计出了整个导航程序时序控制流程,以实现多传感器数据采集的同步性和实时性。给出了数据采集周期和导航解算周期的时序控制以及双CPU之间的实时数据通信的实现流程,最后,通过实物联调验证了该方案设计是完全可行的。     

基于DSP与FPGA的嵌入式组合导航计算机系统设计

为了满足SINS/GPS组合导航系统高精度、低功耗、小型化的需求,设计出基于DSP和FPGA架构的嵌入式导航计算机平台。首先,描述了导航计算机系统的总体架构,提出了导航计算机硬件总体设计方案,并阐述了导航信息处理模块和数据采集通信模块;其次,设计了Kalman组合滤波器,描述了组合导航系统软件流程;最后,进行样机实证试验。实验结果表明,该系统可以实时高效完成外围传感器信息数据采集、实时导航解算、Kalman滤波、上位机的指令读取等任务,满足SINS/GPS组合导航系统对导航计算机的性能需求。     

GIS在车辆定位导航系统中的应用

数字地图是车辆定位与导航系统中的重要组成部分，数字地图的设计直接关系到整个系统的成败。本文介绍了地理信息系统在车辆导航系统中的作用，并分析了ITS中与数字地图有关的功能和对地图导航数据库提出的数据要求，并通常GIS系统的基础上研究了地图导航数据库的结构，并提出了地图数据库设计的基本过程，给出了一个用于车辆定位与导航的数字地图实例。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统;针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计;搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性;仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

自动导航探测机器人设计

阐述了GPS自动导航的履带式探测机器人的工作原理,设计并制作了机器人机械结构以及数据采集、数据的无线发送接收、机器人电机驱动电路,给出了基于虚拟仪器环境下的自动导航系统的实现方法。测试结果的绝对误差平均值为1.085 m,相对误差平均值为4.34%。该自动导航探测机器人可以替代人完成一些危险的工作。     

基于地磁传感器的室内导航解决方案

目前人们对室内导航的需求越来越大,针对该情况本论文分析了基于位置的服务(Location Based Service,LBS)和室内导航相关技术的应用现状,提出了一套能够综合利用手机上集成的各类加速度传感器、陀螺仪传感器、地磁场传感器等搜集用户数据来建立的室内导航系统的解决方案。本文对地磁数据采集、室内地磁定位和导航的实现三个方面进行了分析和说明。     

基于PXI总线的高精度惯导姿态数据采集卡设计

为了满足惯导故障监测诊断系统实时高精度地采集惯导姿态数据的需要,研制了基于PXI总线的高精度惯导姿态数据采集卡。该数据采集卡能多块卡同步对惯导航向、纵摇和横摇数据进行采集。每块卡对正余弦多极旋转变压器粗精通道信号进行同步A/D转换后,利用软件对A/D转换后的数字量进行粗精组合,得到高精度的角度量供后续分析处理。介绍了采集卡PXI总线接口的硬件设计及双通道多极旋转变压器粗精组合模糊位软件消除方法。     

融合气象观测数据的高精度大气数据估计算法研究

针对嵌入式大气数据观测系统（FADS）与惯性导航系统（INS）在计算飞行器大气数据时易受风速变化造成参数估计不准确的问题,文章提出一种融合FADS/INS/气象观测数据的大气数据解算方法。FADS依靠飞行器外表面的气压分布直接计算大气数据,INS提供姿态角与加速度,气象观测数据包括气压-高度的对应关系与风速矢量。融合过程结合FADS压力模型、飞行器运动模型和大气观测数据构建状态方程与观测方程,并采用滤波预处理、扩展卡尔曼滤波估计出精确的空速矢量和高度,结合INS数据进一步转换得到大气数据。仿真结果表明,文章提出的方法与现有未融合气象观测数据的算法相比,在攻角和侧滑角估计方面,估计误差降低30%,在马赫数估计方面误差降低了89%,在气压高度方面误差降低93%,估计精度得到有效提高。     

惯性导航系统陀螺漂移补偿算法研究

分析了几种计算惯导系统导航陀螺漂移的方法，构思了一种组合导航系统模式，在水下即可完成对惯导的校正，对导航陀螺漂移进行补偿。同时还提出了对导航陀螺漂移补偿的优化组合算法。理论分析及计算机仿真结果均表明，应用该组合导航系统可大大提高潜艇的导航定位精度和隐蔽性。     

海底原位高分辨率二维时移地震探测系统设计

大规模开采海底天然气水合物存在地质灾害风险,因此需要对开采过程进行相关监测。时移 地震可以反演水合物分解引起的储层沉积物地震反射特性变化。该文首次基于高分辨率多道地震,提 出海底原位激发和采集的二维时移地震系统,给出了系统及主要组成部分的结构设计、流程设计和关 键参数设计,并对设计过程和相关依据进行详细论述。该系统主要由深水电火花震源、深水多基元接 收缆、多通道数据采集系统和电池组及其管理系统组成,同时还包括深水电机、深水电滑环、自动排 缆器等辅助机构。其中电火花震源最大激发能量为 1 000 J,接收缆采用 16 个耐压 20 Mpa 的深水检波 器构成,基元间距为 1 m,接收的地震子波经 16 通道采集卡处理后进行原位存储。系统由锂电池进行 供电,采用周期性唤醒的工作模式,设计水下工作 2 个月,每小时进行 1 次激发采集,最大工作水深为 1 500 m,最大地层穿透深度为 250 m,最高分辨率为 0.5 m。该系统的海底原位激发和采集可以完美实现 采集数据的空间一致性,确保时移地震数据反演出水合物开采过程中储层沉积物地震反射特性变化。     

基于HLA的分布式舰潜对抗仿真系统设计

针对水面舰艇与潜艇对抗仿真系统及其作战环境,提出了基于高层体系结构(HLA)的仿真系统设计方案,设计了由舰艇、潜艇、直升机、鱼雷等成员组成的分布式舰潜对抗仿真系统,并给出了组成联邦的各成员功能和OMT的设计方法及联邦成员的实现方法.采用此种设计方案有效地解决了不同仿真器、模型之间的互操作及仿真组件的可重用性问题.在舰潜对抗仿真系统的开发中证明该设计是可行的,本项研究对其它领域内基于HLA 的仿真系统构建和开发具有参考价值.     

X舵潜艇空间运动仿真数学模型

潜艇水下运动是六个自由度的多姿态运动,建立空间运动方程数学模型是计算机仿真时对其进行比较准确的描述和对运动状态进行仿真研究的关键。该文在对X舵进行受力分析的基础上,由美国泰勒潜艇六自由度方程出发,导出适合X舵潜艇控制和仿真数学模型,并给出了该数学模型的微分形式。     

单双壳体潜艇冲击响应对比研究

探索单双壳体冲击环境差异对我国单双过渡型潜艇结构设计具有重要意义.采用均摊板厚的方法将某双壳体潜艇简化至对应的单壳体潜艇,利用有限元软件ABAQUS对潜艇在水下爆炸载荷作用下潜艇的冲击环境进行数值实验仿真,对加速度数据处理得到冲击谱表示的潜艇冲击环境,并将典型部位的冲击响应和沿艇长方向的响应结果分布进行对比研究.结果表明:双壳体的加速度响应值与冲击谱值同单壳体相比有相当程度的减小,双壳体潜艇的响应较单壳体潜艇的响应更具整体性.     

组合导航计算机高效多串口通讯技术实现

多串口通讯技术的可靠性、稳定性将直接影响到组合导航系统数据源的准确和安全,在工程控制上有一定困难,体现在数据竞争、数据保护和时间同步等问题的处理上;进行了基于WINDOWS NT的组合导航计算机中所采用的通讯技术的分析,重点分析了程序实现的核心问题自定义系统通讯类的设计工作,建立了基于Windows API函数和Pcomm函数库串行通信类设计方法,讨论了多线程控制及同步技术、多缓冲的数据保护技术、Pcomm函数使用方式、各数据时间同步修正等问题;实现了系统10串口的双向通讯功能,传输数据高效、稳定和可靠。     

基于环境星红树林特征指数的LAI估算

基于环境星影像红树林反射率特征建立红树林特征指数,通过实测红树林叶面积指数与特征指数、常用植被指数NDVI和SR之间线性相关性的建立,研究提出的 特征指数在LAI估算中的能力。提出的红树林特征指数BSTDEV与LAI的R2最高,达0.7616,且误差也最小。同时BSTDEV较常用植被指数更全面地反映了不同浓密程度的 红树林LAI的分布情况,未出现NDVI或SR在LAI估算中对稀疏或浓密红树林的低估。研究结果表明,基于红树林在环境星中建立的特征指数不仅能够有效地指示红树林 ,辅助实现区域红树林的提取,同时在红树林LAI估算中也有着一定优越性。     

MEMS惯导在旋翼飞行器中导航性能的实验分析

GNSS/MEMS INS组合导航系统是四旋翼飞行器获取位置、速度、姿态的一种重要手段.由于电机转动、气流等因素的影响,旋翼飞行器会出现小幅度的高频抖动,INS机械编排更新率若要满足这一高频运动,将带来沉重的计算负担.在实测分析飞行器抖动特性的基础上,对比了IMU原始采样率不足和仅INS机械编排更新率不足对惯导性能的影响,并分析了四旋翼飞行器所需INS机械编排更新率的底限.实验表明,飞行器高频抖动条件下,由IMU原始采样过低导致的采样混叠会对MEMS惯导性能产生严重影响;但如果原始IMU采样率足够高,而通过求平均(或累加)降采样方法适当地降低机械编排更新率(本文实验条件下可降至20 Hz),则不会明显影响导航精度.本文工作为MEMS惯导用于旋翼飞行器导航提供了参考.