一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统（GPS）环境下微机械捷联惯性导航系统（MEMS-SINS）/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性：当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5.0 m和0.5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。     

SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究

对紧密组合的SINS/GPS复合导航系统在高速、高机动弹道导弹上的可行性进行了分析研究。建立了紧密组合模式的SINS/GPS全系统的仿真模型,给出了GPS仿真器中导航星的位置计算、最佳导航星座选择及输出伪距的实现算法;选用伪距、伪距率为观测信息,分别采用输出和反馈校正两种模式,实现了基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧密组合导航系统仿真。仿真验证表明,与松散组合模式相比,紧密组合导航系统收敛性好、导航精度高,能够很好地抑制弹道导弹在高机动飞行状态条件下惯导系统误差积累的现象,有较好的导航性能。     

SINS/GPS组合导航中的一种高精度时间同步方案

时间同步误差是高精度SINS/GPS组合导航系统中的一个重要误差源.介绍了一种基于美国NI公司PXI-6608计数器/定时器的一种高精度时间同步方案,其同步精度可以达到400ns.该方案可用于航空摄影等高精度应用场合.     

两种H∞滤波在SINS/GPS组合导航系统中的适应性

针对H∞鲁棒滤波实现算法在SINS/GPS组合导航系统中的适应性问题,将中央H∞滤波和次优后置H∞滤波用于开环SINS/GPS组合系统和闭环SINS/GPS组合系统中,进行滤波校正,结果表明:中央H∞滤波适于用在开环SINS/GPS组合系统中,次优后置H∞滤波适于用在闭环SINS/GPS组合系统.该结论可对组合导航系统中滤波算法的选取提供参考.     

GPS/SINS组合系统

简要介绍了捷联惯导系统(SINS)和导航星全球定位系统(GPS)结构原理,并提出GPS/SINS组合系统的应用和原理。着重论述了GPS系统的优点以及GPS/SINS组合系统应用的价值,提出战术导弹采用GPSC/A码动态接收机是修正低成本、低精度SINS系统误差的好方法;指出GPS/SINS组合系统是实用的、性价比优良的组合制导系统,有着广阔的应用前途。     

SINS／GPS组合导航中的一种高精度时间同步方案

时间同步误差是高精度SINS／GPS组合导航系统中的一个重要误差源。介绍了一种基于美国NI公司PXI-6608计数器，定时器的一种高精度时间同步方案，其同步精度可以达到400ns。该方案可用于航空摄影等高精度应用场合。     

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。     

无动力滑翔导弹的SINS/GPS组合导航系统研究

根据无动力滑翔导弹的运动特性,提出了基于H∞鲁棒滤波技术的闭环SINS/GPS组合导航系统.该导航系统使用MEMS惯性器件,并且在SINS/GPS组合导航的基础上引入了协方差配置鲁棒滤波技术,不仅有效地提高了导航的性能和精度,而且增强导航系统的鲁棒性.仿真结果表明该系统结构简单,状态估计精度较高,系统鲁棒性好,便于工程实现.     

组合导航系统误差模型建模方法研究

以地空导弹上采用的简易捷联惯性导航系统为基础,利用遥测数据和光测数据,建立了SINS敏感元件误差模型、失调角状态模型、位置和速度误差方程,由此构成了简易SINS/OS组合导航系统的状态方程和观测方程.据此可以进行卡尔曼滤波,以估计该简易捷联惯性导航系统的误差,然后利用这些误差的估计值去修正简易捷联惯性导航系统,实现减少导航参数的误差,提高导航精度的目的.     

SINS/GPS组合导航系统仿真研究

在SINS/GPS组合导航系统中,由于实际所限,无法进行物理试验,一般都采用仿真方法来进行设计和验证.因此在Matlab/Simulink仿真平台中,游移方位系的捷联惯导力学编排进行导航计算,以GPS接收机的伪距为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,在地心地固系内进行Kalman滤波融合,并进行了奇异值可观性分析.系统仿真和可观性分析结果表明:设计的导航系统能够获得满意的精度和可观性.     

基于UKF的北斗/SINS组合导航系统研究

为了进一步提高导航系统的精度、可靠性及安全性,根据组合导航的基本原理,利用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,对北斗/捷联惯导系统(SINS)组合导航系统进行了系统仿真,在一个装有微型化惯性测量单元(MIMU)和北斗导航芯片的某型精确制导炮弹的自驾仪系统上进行了实际的跑车实验。实验结果表明:对中国自主研发的北斗卫星导航系统和SINS的组合,UKF算法能够有效地估计导航参数的误差,进行反馈校正后,可以大幅提高系统的导航精度和数据的更新频率。在所用硬件和算法的前提下,定位精度能够达到6 m,数据更新频率能够达到100Hz,可以满足实际工程的需要。     

捷联惯导/天文组合导航

为了有效提高惯性导航精度,文中介绍了一种基于星敏感器的捷联惯导组合导航方法。首先分析了捷联惯导／星敏感器组合导航系统的工作原理。其次,对组合导航系统进行建模,分析系统误差,通过捷联惯导和星敏感器的输出构造量测值,建立系统的误差状态方程和量测方程。最后,利用间接卡尔曼滤波,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的位置、速度和姿态角。最终,通过对仿真结果的分析证实了该方法的有效性。     

基于条件数理论的高维组合导航系统可观测性分析

为了更好地完善惯导系统误差补偿和抑制技术,对SINS/GPS组合导航系统进行可观测性分析,从而对系统误差进行补偿,提高导航精度。利用分段线性定常理论得到系统的提取可观测性矩阵,再计算该矩阵的条件数,根据条件数分析在不同量测及不同机动方式下系统的可观测性。针对SINS/GPS组合导航系统,建立高维数学模型,设置复杂运动轨迹,比较不同量测下误差源的可观测性。仿真结果表明:与机动方式的激励作用相比,增加量测能更有效地提高系统的可观测性。     

基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航算法

针对传统指北方位的惯性导航力学编排在高纬度地区因地理经线快速收敛,建立相对于经线的航向越来越困难,以及在地理极点存在奇异值等问题,结合自主水下航行器在导航过程中对自主性、导航精度等需要,提出了基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航方案。给出了横地球坐标系、横地理坐标系等定义以及与常规导航坐标系的转换关系;通过类比常用的指北方位惯性导航力学编排推导了基于横坐标系的惯性导航力学编排;设计了适用于极区的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪组合导航卡尔曼滤波算法;对设计的组合导航系统进行了仿真分析。结果表明,该导航方案能有效抑制方位失准角的增长,导航定位精度可满足自主水下航行器极区导航的要求。     

基于GPS/航路推算的无人机导航与控制研究

给出了一种小型隐身性无人机的平面导航与控制方案。基于GPS/航路推算组合导航方法,文中利用Matlab的SimuLink工具箱建立了无人机六自由度模型,设计了相应的水平控制与导航方案,给出了一种风场估计方法以及风场下的航迹修正方案,并针对某具有隐身功能的无人机进行了导航控制律设计,最终的仿真结果验证了该组合导航方法以及相应制导律的可靠性和实用性。     

捷联惯导/高度计组合导航数字仿真系统设计与实现

在实验室或者外场进行制导武器半实物仿真实验的时候,捷联惯导系统通常不参与或者只是部分参与,分析了组合导航系统的功能和流程,给出了仿真系统的框架、流程和实现,论述了仿真系统的接口定义、通信协议、信息流程、工作流程;最后结合某型号的实验任务在实验室利用通用PC机实现了捷联惯导/高度计组合导航系统的仿真系统,仿真结果验证了所设计的系统能够完成组合导航系统的所有功能。     

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。     

捷联惯导/里程计高精度组合导航算法

针对里程计(OD)刻度系数误差和惯导安装误差角对车载捷联惯导(SINS)/OD组合导航系统的影响,重新推导并建立了新的量测方程,在此基础上加入故障检测的方法,从而构成了新的组合导航算法。该组合导航算法能够有效地提高组合导航精度,及时准确地检测出量测故障;同时该组合导航算法同样适用于车辆运动学约束辅助导航模式,为OD发生故障时提供了一种容错方案。仿真结果验证了该算法的有效性。