基于UKF的北斗/INS组合导航

扩展卡尔曼滤波(EKF)是工程中常用的滤波算法,然而EKF是次优的贝叶斯估计,这会影响到估计的精度;用不敏卡尔曼滤波算法(UKF)取代EKF构建了北斗/INS组合导航系统,实验结果表明:UKF相对于EKF,各项参数的误差均有10%以上的减少量。     

滑翔增程弹导航系统误差修正方法研究

为了提高滑翔增程制导炮弹的姿态测量精度,分析了单GPS天线测量弹体姿态角的计算方法,应用GPS和INS全组合的方式,采用INS和GPS的位置、速度和姿态误差信息作为观测量,设计了卡尔曼滤波器,将滤波估计的结果反馈给INS,实现对测量系统全参数的误差修正.数值计算和仿真结果表明,采用基于GPS姿态测量信息的Kalman滤波方法,对INS惯导系统测量误差进行修正,降低了3个姿态角的测量误差,加快了系统误差收敛速度,提高了滑翔控制系统的控制精度,增加了制导炮弹滑翔增程的效果.     

基于SAR辅助的INS/Doppler组合导航系统研究

INS/Doppler组合导航系统具有输出水平速度误差和平台角误差较小的优点,但经纬度误差仍随时间增大,故不能作为独立的精确导航定位系统;由于合成孔径雷达(SAR)能够提供高精度的经纬度和航向信息,文中对基于SAR辅助的INS/Doppler组合导航系统进行了研究。仿真结果表明,该系统导航定位精度高、自主性强,比较适用于对导航精度要求较高的大型飞机。     

人工神经网络改进的AHRS/GPS紧耦合滤波算法

以陆用AHRS/GPS紧耦合系统为研究对象,建立了基于伪距-伪距率-航向角的组合观测数学模型,采用RBF网络辅助的EKF导航滤波器,逼近组合系统的非线性特性,实现自适应的导航参数解算.仿真结果表明:方法可快速、准确地逼近系统非线性模型,估算的姿态角误差均方差较标准EKF减小了约5.9%～22.8%.在传感器精度有限的情况下,所获得的导航精度和动态性能均有提高.     

基于旋转式惯性/天文组合导航系统信息融合算法研究

针对惯导系统姿态长时间发散问题,提出了基于单星辅助的旋转式激光陀螺惯导系统方案设计,采用绕航向轴旋转的方式调制水平方向陀螺和加速度计零偏导致的导航误差,同时运用单星测量的姿态信息辅助惯导系统抑制姿态发散。在此方案基础上,以Kalman滤波理论为基础,以惯导系统和星敏感器输出姿态角差值作为观测量进行信息融合,基于导航坐标系推导了姿态误差角和数学平台失准角之间的转换关系,建立了相应的滤波模型,并进行试验。试验结果显示导航误差由1241m降为833 m,表明基于该组合方案下建立的模型能有效提高导航精度,证实了该方案具有实际工程应用价值。     

一种导弹组合制导方案--自适应状态估计与INS组合制导

提出了一种导弹组合制导方案,该方案将导弹飞行状态的自适应估计值与惯性制导系统计算的飞行状态值进行组合滤波,达到阻尼和减小惯制导系统误差的目的,从而得到高精度制导系统.在该方案中,自适应状态估计器将起到GPS在INS/GPS组合导航中的作用.     

分段最小二乘滤波的原理及应用

针对惯导／双星组合导航系统在战时易暴露目标的特点，提出了一种基于最小二乘滤波的分段滤波技术，并称之为分段最小二乘滤波。该滤波方案在INS／双星组合导航系统中进行分时段滤波。其它时间为纯INS解算。选择合理的滤波起始点及滤波时段的长短是分段滤波的关键技术。将分段最小二乘滤波应用到INS／双星组合系统中进行仿真验证．仿真结果表明采用分段最小二乘滤波既能保证组合导航系统的导航精度又可以有效减小用户与中心站的通信时间．提高了INS／双星组合导航系统的可靠性。     

Sigma点滤波在GPS/INS导航系统中应用及仿真

为了弥补现有组合导航算法的不足,提出了一种新的GPS量测数据和惯性导航系统(INS)数据的融合算法.近几十年,组合导航系统中最广泛使用的算法扩展卡尔曼滤波(EKF)是次优滤波器,因为它把非线性模型简化为1阶线性模型,且假设该系统由高斯白噪声驱动,这种简化会导致误差的扩大.而Sigma点卡尔曼滤波器可以克服这些缺点.Sigma点卡尔曼滤波器无需将系统动力学模型线性化,且在Sigma点卡尔曼滤波器中状态的分布采用选择的样本点集合来表示.通过这些样本点可以完全获得高斯随机变量真实的均值和方差,并且高斯随机变量在非线性系统传播时,其均值和方差可以至少精确到2阶.仿真结果表明,Sigma点卡尔曼滤波器在GPS/INS导航系统中表现性能良好.     

带野值修正的滤波算法及试验研究

对 INS/双星跑车试验数据进行了分析和处理,在跑车试验数据的基础上,使用野值修正 Kalman 滤波算法和常规 Kalman 滤波技术对 INS/双星的位置组合方案进行了仿真。仿真结果表明,存在较大范围野值的情况下,采用改进后的 Kalman 滤波技术比常规 Kalman 滤波算法具有更高的估计精度,它能有效地降低INS 的位置误差。     

GPS/磁罗经最优组合导航应用研究

文中以HMR3000磁罗经和BeeLine GPS组成组合导航系统,对系统功能和其中的关键难题进行了研究.为解决其中关键难题,推导了HMR3000误差模型,根据误差模型与BeeLine GPS系统进行组合;设计了Kalman组合算法,针对此系统及组合算法,进行了一系列的试验测试,试验数据表明,组合导航系统在天线基线长度大于5m时,航向误差小于0.05°,其精度优于单独的GPS和磁罗经;解决了该组合系统航向连续性的难题.     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

SPKF滤波算法在紧耦合GPS/INS组合导航系统中的应用

根据SPKF滤波理论,建立捷联惯导系统在地理坐标系中的误差方程和GPS导航定位的误差模型,设计了GPS/INS的SPKF滤波器。该系统中含有位置误差、速度误差、平台误差角、陀螺漂移、加速度计偏差等17维状态。利用伪距、伪距率的观测信息对全部状态进行观测。对组合导航系统进行了动态仿真,仿真结果表明系统估计状态的导航精度高,系统的鲁棒性好。     

图像辅助导航系统中量测矩阵的确定

文中基于准三维模型对惯导系统误差校正的思想，利用摄像机成像系统和捷联惯导系统（SINS）相结合的方法．着重对量测矩阵进行推导。然后，采用离散卡尔曼滤波方法进行导航误差估计，并用估计出来的误差对惯导系统的输出进行修正．在一定程度上提高了导航精度，理论上大大降低了导航成本。     

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MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法的研究

文中提出了基于MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法。系统以MEMSIMU为传感器核心,采用位置和速度组合,运用该算法对系统模型误差和量测噪声协方差误差具有良好的自适应性。     

自适应钟差模型在GPS/INS深组合中的应用研究

针对GPS/INS深组合系统中GPS接收机误差状态模型难以确定的问题,文中提出了一种自适应的时钟误差模型.该模型可以根据GPS接收机钟差的变化规律而自适应调节模型参数.通过GPS/INS深组合导航系统将传统的固定参数多项式模型与该自适应钟差模型进行半物理仿真比较,结果表明文中提出的模型能有效提高组合系统的导航精度和可靠性.     

一种基于矢量跟踪的GPS/INS 深耦合跟踪环路设计

针对 GPS 与 INS 两路数据更新频率不一致的问题,提出一种基于矢量跟踪的 GPS/INS 深耦合跟踪环路设计方法.利用滤波外推与CIC滤波相结合的方法,将误差修正后惯导信息回馈到各矢量信号跟踪信道,以调控伪码和载波数控振荡器(controlled oscillator,NCO),实现了跟踪环路的闭合,最终建立起了两路相互独立数据之间相互辅助、相互修正的关系.仿真实验结果表明,设计的GPS/INS深耦合跟踪环路能实现低载噪比和高动态信号的跟踪.     

飞航导弹INS／GPS组合制导仿真分析

介绍了INS／GPS组合导航在飞航导弹制导中的应用，结合假定弹道，对飞航导弹INS／GPS组合导航系统信息处理过程进行了建模与仿真，分析了陀螺漂移、GPS定位精度对INS／GPS组合导航系统制导精度的影响。     

一种水下航行器组合导航系统研究

设计了一种采用陀螺罗经和多普勒速度仪组合加GPS间歇校正的水下航行器组合导航系统，建立了该组合导航系统的无迹卡尔曼滤波模型，并利用MATLAB软件对其进行了数学仿真验证。从仿真结果看出，陀螺罗经的误差值与陀螺罗经误差滤波估计值基本吻合，这表明，GPS间歇校正的引入可以实现航行器位置高精度校准和陀螺罗经随机常值误差的准确估计，该组合导航系统能够满足一般水下航行器的导航定位的需要。     

INS/GPS/TAN组合导航系统建模与仿真

在分析INS、GPS、TAN导航系统特点的基础上，提出了一种INS／GPS／TAN组合导航系统工程应用的方案。研究了其最优估计融合算法，并对算法做了仿真验证。结果表明：在确保整个组合系统可靠性的前提下，导航精度有了明显提高。因此，该方案非常适用于现代武器低空飞行时的导航。