基于小波降噪误差方差模型的GPS/SINS组合导航技术

为进一步提高GPS/SINS组合导航系统的精度,对基于小波降噪误差方差模型的GPS/SINS组合导航技术进行研究。根据小波多尺度理论,分析了小波降噪前后信息的误差方差模型间的理论关系,推导出在小波多尺度分析中平滑信号误差的理论方差模型,将该理论模型引入到GPS后,试验分析证明理论分析与试验结果基本一致;然后以该理论模型为基础,提出了基于小波降噪误差方程模型的GPS/SINS组合导航系统并进行了静态试验验证。试验结果表明,该模型能显著地提高组合导航系统各项导航参数的精度。     

GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究

文中针对GPS/SINS组合导航系统中GPS信号失锁问题进行研究,采用基于神经网络的组合导航算法.在GPS信号失锁时间段内,用神经网络模拟GPS的信息,进行信息融合.文中给出了基于神经网络的组合导航系统模型,并进行了数学仿真研究,结果表明,引入了神经网络的组合导航系统,在GPS信号失锁时,能保证一定的导航精度.本文为组合导航系统中GPS信号失锁问题的解决提供了一种方法.     

SINS辅助GPS检测技术在弹载组合导航中的应用

针对弹载SINS/GPS深组合导航系统提出一种动态检测GPS信号有效性的方法。推导了基于卡尔曼滤波理论和GPS伪距、伪距率量测的SINS/GPS深组合导航算法,通过分析滤波器残差统计特性设计了基于残差χ2检验的GPS信号故障检测算法和基于切比雪夫大数定理的GPS信号故障隔离算法。理论和仿真分析表明:利用SINS辅助GPS故障检测可进一步提高深组合导航系统的动态抗干扰能力,在GPS单颗或多颗卫星数据出现故障的条件下有效保障组合导航系统的导航精度。     

GPS/SINS/CNS 组合导航在航天器上的应用

针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。     

基于卡尔曼/状态反馈滤波的SINS/DR导航算法研究

针对SINS/GPS组合导航系统在GPS信号出现故障时不能正常工作的问题,提出了利用里程计与SINS组合的导航系统。在分析组合系统数学模型的基础上,设计了基于卡尔曼/状态反馈算法的新型滤波器。该滤波器基于最优控制的思想对卡尔曼滤波算法进行了改进,最终得到误差状态的估计值。仿真结果表明,改进后的卡尔曼滤波算法用于估计导航系统误差能够取得更加满意的效果。     

分段组合Kalman滤波在滚转弹SINS/GPS系统中的应用研究

为解决滚转弹SINS/GPS系统的运动参数估计问题,建立了广义误差模型,采用输出校正滤波对测量误差进行估计,进一步将输出校正滤波和反馈校正滤波进行了分段组合,给出了输出校正和反馈校正滤波原理图和分段组合流程图。根据SINS/GPS组合系统松组合模型,以某滚转弹六自由度仿真数据为例进行仿真。仿真结果表明,文中提出的分段组合Kalman滤波方法提高了估计精度。研究结果可为精确测量滚转弹的运动参数问题提供有效的解决办法。     

GSPF融合的SINS/GPS紧耦合组合导航技术

针对SINS/GPS紧耦合组合导航中的非线性融合问题,提出了一种基于高斯和粒子滤波(GSPF)的紧耦合导航方法。建立了SINS和GPS的紧耦合非线性模型,分析了GSPF算法对最优贝叶斯滤波的近似原理,并设计了基于GSPF的紧耦合融合步骤。对系统进行了仿真,结果表明在GPS可见卫星数目低于4颗时紧耦合仍可实现组合,并且GSPF在紧耦合导航中可达到较高的估计精度,当系统具有较大姿态误差时可获得比粒子滤波(PF)更好的精度和更快的收敛速度。     

SR-CDKF在组合导航直接法滤波中的应用

为了解决SINS/GPS组合导航系统姿态、速度和位置等导航参数的非线性估计问题,提出了一种基于平方根中心差分卡尔曼滤波(SR-CDKF)的直接式滤波估计方法。系统状态方程选取惯导力学编排方程,系统状态向量和观测向量分别选取SINS导航参数和GPS输出参数,构建了SR-CDKF滤波器。该滤波器可以使导航参数动态过程得到直接反映,并使得直接式滤波计算流程得以实现。以MATLAB中areoblk_HL20模块为基础构建了仿真系统并进行了仿真。仿真结果表明,该算法具有较高的滤波精度、良好的滤波收敛性和稳定性,能使非线性模型下SINS/GPS组合导航系统的导航要求得到满足。     

一种基于磁测增强的高空长航无人机导航方案

在SINS/GPS组合的基础上研究了一种基于磁测增强的高空长航无人机组合导航方案,分为GPS完好和失效2种情况。当GPS完好时,将磁强计输出的载体系下磁场矢量与根据GPS输出位置求得的地理系下磁场矢量对比,获得了姿态信息以校正陀螺输出;同时,由磁强计输出求得磁场强度模值,通过磁场匹配得到位置信息,进一步提高了系统的导航精度,使磁测信息得到充分利用。当GPS失效时,利用磁场匹配辅助惯性导航,可达到一定的精度。仿真结果表明,当GPS完好时组合导航系统的姿态精度优于0.01°,位置和速度的精度分别达到1.88 m和0.084 m/s;而当GPS失效时,SINS与磁测信息组合的位置和速度精度也分别达到了20.75 m和0.63 m/s。     

发射系下SINS/GPS 组合导航系统的算法研究

基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法.搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型,传感器获取的导航量测信息直接在发射系下进行捷联惯导解算,为飞行器等提供位置、姿态等信息.采用STM32、XSENS惯性器件和GPS接收机构建相应的算法验证平台.实验结果表明:发射系下的SINS/GPS组合导航系统能提供较高的导航精度,从而验证了发射系下的SINS/GPS组合导航系统算法的正确性与合理性.     

基于小波辅助的GPS/SINS 组合导航系统故障检测与信息融合算法

针对GPS/SINS组合导航系统可能出现故障的问题,提出一种基于小波辅助的组合导航系统故障检测与信息融合算法。将卡尔曼滤波器的估计误差进行相应的多小波故障检测分析,在较短时间内发现故障点进而降低虚警概率;若GPS发生软故障,利用改进的自适应算法进行信息融合,进而保证系统的滤波精度、容错能力和可靠性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

SINS/GPS 组合导航卡尔曼滤波算法研究

针对单独使用某一种的导航设备都无法满足机载火控系统和飞行系统要求的问题,推导出 SINS/GPS 组合导航中的一种新的卡尔曼滤波算法.将有色噪声的白化处理引入到卡尔曼滤波器,设计了一套动态车载组合导航试验系统,给出了基于有色噪声白化的卡尔曼滤波器算法的具体步骤,以动态车载 SINS/GPS 组合导航系统试验的数据分析验证了此算法的正确性和合理性.分析结果表明:基于有色噪声白化的卡尔曼滤波器可以很好地解决有色噪声的影响,弥补了传统卡尔曼滤波器的不足,提高了导航结果的精确度.     

基于量测多尺度预处理的GPS/SINS组合导航系统

针对GPS／SINs组合导航系统的信息融合问题,运用多尺度分析的思想,结合传统的Kalman滤波方法,提出了基于量测多尺度预处理的Kalman滤波算法。将上述方法引入到GPS／SINS组合导航系统中,并通过实际的静态试验给予验证。试验结果表明,该方法是一种有效的预处理方法,使组合导航系统的各项导航参数精度得到了显著提高。     

差分GPS/SINS超紧组合在线标定与误差补偿方案设计

为了进一步提高GPS/SINS超紧组合系统的导航和误差标定精度,设计了一种基于载波相位差分的GPS/SINS超紧组合导航系统方案。一方面,超紧组合通过SINS对GPS跟踪环路的辅助,可以降低载波环路噪声带宽,减小码相关间隔,提高载波环和码环的跟踪精度;另一方面,载波相位提供高精度量测信息作为组合导航观测量,能够准确标定和补偿IMU常值误差,进一步提高了组合系统的导航精度。     

基于交互式多模型的多传感器组合导航系统

针对复杂环境中组合导航系统模型参数变化导致单一参数滤波器滤波精度下降的问题,对基于交互式多模型的多传感器组合导航系统进行研究。给出状态基于全局信息的融合估计公式,将交互式多模型卡尔曼滤波算法应用于SST/GPS/SINS多传感器组合导航系统,并与单一模型下的卡尔曼滤波方法进行比较。仿真实验结果表明,该方法能提高组合导航系统的滤波精度与可靠性,但当实际的模型集不能覆盖实际的所有模态时,系统的滤波精度会有所下降。     

捷联惯导系统级余度技术研究

为了防止捷联惯导系统由于长时间工作而导航精度变差，对导航系统之间的互补性进行了研究，介绍了SINS／GPS与SINS／DNS两套综合导航系统方面的内容．通过对系统误差、性能的分析及仿真，给出了组合导航子系统的故障检测与隔离算法．该结果表明，采用组合惯导余度技术在工程实践上确实可以解决捷联惯导系统长时间工作而导航精度变差的问题．     

联邦卡尔曼滤波在捷联惯导/全球定位/里程仪组合系统中的优化设计

基于Carlson提出的联邦卡尔曼滤波理论的原理和特点,建立了SINS/GPS/OD组合导航系统的数学模型,设计了组合系统的联邦滤波算法,并使用MATLAB对算法进行了仿真,仿真结果证明了联邦滤波器在组合导航系统应用中的可行性和优越性,该算法计算量小、容错性好,能实现较高的精度.