基于GPS/SINS紧耦合系统的历史故障次优融合检测法

为提高GPS/SINS紧耦合系统对于软故障的检测能力,在新息外推法的基础上提出一种历史故障次优融合算法。通过对历史故障进行加权次优融合,形成检验统计量进行故障检测,并提出野值诊断方法,解决该算法易受野值影响的问题。在GPS/SINS紧耦合系统基础上进行对比仿真,结果表明,历史故障次优融合算法在故障量越小的情况下,软故障检测效果越明显,而且能更好地消除野值对故障检测的影响。     

奇偶矢量RAIM算法的故障检测研究

RAIM作为一种行之有效的卫星故障诊断方法,在GPS完好性监测中发挥着重要作用。文中基于奇偶矢量RAIM算法,根据检验统计量在正常和故障情况下概率密度函数的不同,从概率角度对GPS完好性进行研究分析,主要阐述了误警率、漏检率和检测门限的概念及其之间的关系;并得出了可见卫星数增多时,漏检率不降反升的结果,这是RAIM算法的一个致命缺陷;最后仿真分析了伪距误差对漏警率的影响。     

SINS/GPS/BDS紧耦合系统研究

随着北斗卫星组网的推进,SINS/GPS/BDS组合导航系统应用前景广阔。针对SINS/GPS/BDS紧耦合系统,首先研究了紧耦合系统的卡尔曼滤波算法,在此基础上与松耦合系统、纯惯导进行比较,对SINS/GPS/BDS紧耦合系统性能进行仿真研究,最后利用残差检验法对紧耦合系统的故障检测性能进行了仿真;结果表明,紧耦合系统具有优越的性能,采用紧耦合系统能扩大组合导航系统的应用范围,便于故障检测。     

基于社团划分的复杂网络级联抗毁攻击策略

为研究在社团划分基础上复杂网络的级联抗毁攻击策略,采用节点及其邻居节点介数定义初始负荷,这种定义方式综合考虑了节点的信息,采用局部择优分配策略处理故障节点负荷,研究了网络耦合强度,WS(Watts-Strogatz)小世界网络、BA(Barabási-Albert)无标度网络、ER(Erds-Rényi)随机网络、局域世界(WL)网络在社团划分攻击策略下抗毁性,以及不同攻击策略下具有重叠和非重叠社团结构网络的抗毁性。仿真结果表明,网络的耦合强度与抗毁性成负相关;不同类型网络在快速分裂算法识别社团前提下,攻击介数最大节点时网络抗毁性最弱;具有重叠社团结构的网络在集团渗流算法（CPM）识别后,采用攻击重叠部分介数最大节点的策略时网络抗毁性最弱。结论表明采用社团划分的攻击策略可以最大规模破坏网络。     

三种卫星故障检测策略的对比研究与仿真

故障检测是保证导航系统完好性的重要途径.针对接收机自主完好性监测算法RAIM需要至少5颗可见星时才能进行故障检测的问题,在惯性/卫星组合导航系统的框架下,通过构建能反映卫星故障特征的检验统计量,并根据检验统计量的分布确定相应的检测门限,提出了解分离和残差外推两种卫星故障检测方案.仿真结果表明:解分离算法能在存在RAIM漏洞时检测故障且易于进行系统重构,但其故障检测效率不高;残差外推法适用于检测慢变故障.仿真结果表明,改进方法故障检测效率有较大提高,甚至在只有三颗可见星时仍能较快地检测出慢变故障.     

GPS软件接收机相关技术研究

随着卫星导航接收机的发展,软件定义的接收机因其设计的灵活性成为下一代导航接收机的发展趋势。研究了基于GPS软件接收机结构方案;采用基于FFT的并行码相位搜索算法处理卫星信号的捕获问题;分析基本锁相环的原理,并设计可用于软件接收机的码跟踪环和载波跟踪环;根据GPS完好性的要求,设计GPS自主监测算法。实验表明,所设计的软件接收机能较好地对卫星信号进行捕获,可准确跟踪含有多普勒频移的载波,并能正确解调出导航数据,同时可对接收机的完好性进行监测。     

蓄意攻击下一类多社团网络级联抗毁性研究

为研究社团结构对网络级联抗毁性的影响,结合一类多社团复杂网络模型,采用节点介数定义负荷,故障节点负荷采用局部择优分配策略,研究了在蓄意攻击下多社团网络负荷分配指数、社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度等参数与级联抗毁性的关系。仿真结果表明负荷分配指数与级联抗毁性负相关,社团内部耦合强度、社团间耦合强度、社团模块度与级联抗毁性正相关。对比了BA(Barabási-Albert)网络和WS(Watts-Strogatz)网络的抗毁性,结果表明社团结构的存在降低了网络的抗毁性,负荷分配越均匀网络抗毁性越强。     

大规模无人机编队建模和目标分配优化

研究复杂网络大规模无人机系统(Unmanned Aerial System,UAS)编队的拓扑结构优化建模问题,由于UAS编队数量巨大、不易同步,难于任务分配.为解决上述问题,构建了编队的无标度网络模型.在已有的无标度网络牵制控制同步准则的基础上建立了大规模UAS编队模型的同步准则,给出了网络模型的同步性能中受控无人机(Unmanned Aerial Vehicles,UAVs)数和UAV之间耦合强度关系进行数值仿真.运用人工鱼群算法对监测区域进行搜索,根据搜索结果对UAVs的坐标进行重置,得出坐标重置前后网络结构.仿真结果表明,重置前后网络的拓扑结构没有发生变化,模型的同步性能得到提高,为无人机编队优化设计提出了依据.     

基于GPS/SINS紧耦合系统的新息外推法

在GPS/SINS紧耦合系统中,完好性是一个极其重要的指标。为缩短卫星故障检测时间,在新息检测法的基础上提出一种新息外推法,该算法通过对外推过程中产生的新息进行处理,形成检验统计量来检测卫星故障。结合GPS/SINS紧耦合系统,仿真结果表明,新息外推法比新息检测法能更快地检测慢变故障,且能在一定程度上削弱野值对故障检测的影响。     

卫星信号失效条件下SINS/GPS不同组合方式的性能比较

为了研究卫星信号失效对SINS/GPS松组合导航系统和紧组合导航系统导航性能的影响,在分析惯导系统误差方程的基础上,给出了基于卡尔曼滤波的松组合和紧组合数学模型,构建了两种组合方式的仿真平台。仿真结果显示,SINS/GPS紧组合导航系统的精度要明显优于松组合导航系统,且在卫星信号失效导致可见星数目少于4颗甚至仅有1颗时,SINS/GPS紧组合依然能够保持组合模式,并可提供高于单一惯性导航系统的导航精度,说明了SINS/GPS紧组合方式具有较高的精度和可靠性。