基于正交移动双水下自主潜航器的水下合作目标定位方法

利用水下自主潜航器(AUV)定位是水下大区域静止目标定位主要方法之一.针对单AUV定位存在的定位周期长,定位覆盖区域低,长时间定位误差累积大的缺陷,该文提出一种基于正交运动的双AUV的静止目标定位方法.每个AUV通过自身携带的惯性导航系统(INS)和多普勒计程仪进行自身定位,并在多次运动过程中通过与静止目标间的通信时延...     

基于正交移动双水下自主潜航器的水下合作目标定位方法

利用水下自主潜航器(AUV)定位是水下大区域静止目标定位主要方法之一.针对单AUV定位存在的定位周期长,定位覆盖区域低,长时间定位误差累积大的缺陷,该文提出一种基于正交运动的双AUV的静止目标定位方法.每个AUV通过自身携带的惯性导航系统(INS)和多普勒计程仪进行自身定位,并在多次运动过程中通过与静止目标间的通信时延差测量进行定位.该方法需要2个相对航向角呈90°的正交移动AUV通过最少2次与静止目标间通信完成次定位.相比于传统的单移动传感器定位方法,该算法需要的定位周期更短,对同步要求更低.实验结果表明,该方法定位精度有显著提高,同时有效定位区域增大,在长时间定位过程中对AUV位置误差影响更低.     

基于ARM的船舶水声浮标系统嵌入式应用

本文通过研究发现基于ARM的船舶水声浮标系统嵌入式设计与应用技术能够有效提高水生浮标的信息采集精确度,并降低技术成本。因此,在未来的水生浮标技术研究过程中,我们仍然需要对基于ARM的船舶水声浮标系统进行深度的剖析,从而进一步优化该技术的设计方案,提出精度更高、稳定性更好的水生浮标系统。     

基于声呐浮标的水声信号采集系统设计

声呐浮标水声信号采集系统是采集和传输水声数据的常用设备。该文针对水声信号动态范围大、频率范围宽、海洋噪声信号的频率特征差异大等特点,基于浮标平台设计了一款多通道、高一致性和宽动态范围的水声信号采集系统。该系统以STM32为主控核心,通过对水声信号进行预处理,实现了四通道固定增益80 dB、动态增益40 dB、频带范围为100 Hz～20 kHz的水声信号同步高速采集。该系统还设计了上位机,将所有通道水声数据通过显示屏进行显示,并根据实际情况对系统状态进行控制。实验测试结果表明,该水声信号采集系统满足设计要求,在声呐浮标信号采集领域具有极大的应用价值。     

机动天基平台惯性/天文导航组合模式研究

为了有效提高惯性/天文组合定姿效果,研究了在机动天基平台条件下惯性/天文导航的7种组合模式在姿态控制方面的应用,进行了理论分析,并对不同的组合模式的定姿结果进行了仿真实验。通过仿真分析了惯性/天文各种组合模式的优缺点,提出了不同组合模式的适用场合,当星敏感器识别恒星为两颗时,采用基于光轴指向的组合模式的效果好于使用星光单位矢量的组合模式;当星敏感器识别恒星超过两颗时,采用基于姿态矩阵的惯性/天文组合模式效果最好,能够更充分地利用星光信息、计算精度高、计算实时性好。     

基于粒子滤波的INS/TAN组合导航

将粒子滤波应用于INS／TAN组合导航系统中。仿真证明,该滤波方法有效地克服了地形的非线性特性和惯导误差对组合导航结果的影响。     

基于多接收机的卫星/惯性组合导航系统研究

针对单频单系统卫星/惯性组合导航系统精度不高的特点,提出一种基于多接收机的卫星/惯性组合导航系统,该方法利用多个接收机导航信息参与组合导航解算,补偿惯性导航系统误差,采用集中式和分散式两种方法处理多接收机和惯性导航系统信息融合问题.实验结果表明,多接收机配置相对于单接收机导航精度得到了明显的提高,分散式处理方法能够在保...     

非合作水声脉冲信号的单水听器匹配场定位研究

该文以非合作水声脉冲信号为对象,研究非合作条件下水声信号的单水听器匹配场定位。首先根据水声脉冲信号的短时瞬态非平稳特性,设计具有自适应径向高斯核函数的时频分布进行频率估计。然后利用声场传播模型计算声场,求解海洋信道脉冲响应。由计算出的信道脉冲响应和水听器上的接收信号,使用时域最小二乘的方法得到搜索网格区域上的拷贝场信号。最后通过建立误差代价函数,获得表征目标位置的模糊表面,实现利用单个水听器对非合作水声脉冲信号的匹配场定位。通过仿真实验和实际海试数据的验证,证明了该方法的有效性。     

基于矢量水听器的水下声学浮标系统设计

针对海洋安全技术发展对无人自主探测平台的迫切需求,设计了一种具有海洋目标探测功能的水下声学浮标系统,该系统声学探测单元基于姿态感知复合同振式矢量水听器,水声数据采集与实时分析单元采用FPGA+DSP的设计方案,可控制声学探测单元工作时序,并完成水声和姿态信息联合信号处理。为验证水下声学浮标系统目标探测能力,在南海某海域开展目标探测能力试验验证。结果表明,深海良好水文环境条件、浮标采用定深漂流工作模式,对600 t级、10节航速航行科考船探测距离≥10.3 km。     

基于惯性导航与无线测距组合的车载定位方案

车载导航中,使用无线测距与惯性导航系统(INS)组合定位,可有效改善系统定位精度。针对定位中全球卫星定位系统(GPS)失锁时,由INS长时间独立工作造成的定位误差,该文从理论上论证了用无线测距所得精确距离修正INS定位数据方案的可行性,给出组合定位具体原理,并分析了定位误差与INS误差的关系,从而用来改善定位精度。仿真结果表明此方案可有效提高定位精度。     

复合式惯导系统

与平台式惯导系统相比,捷联式惯导系统具有体积小,成本低,启动时间快及可靠性高等优点。但其表现受到载体角运动的影响。结合捷联式惯导系统和平台式惯导系统的优点,该文研究了一种复合式惯导系统。首先,详细描述了该系统的原理;其次,推导出该系统的误差方程。从理论上分析了该系统的性能不会受到载体角运动的影响。仿真实验结果验证了该方法的有效性。     

水下通信定位识别一体化波形优化方法

为提升水下态势感知能力与态势信息交互的需求,通过分析水声通信信号波形参数与水声定位精度、识别概率间的关联关系,提出水下通信定位识别一体化波形优化设计方法和准则,给出水下一体化波形的具体设计流程,确定水声通信信号参数对水声定位、识别性能的约束关系。     

捷联式天文惯性导航融合方法研究及仿真

针对传统的天文惯性组合定位定向法不能有效修正惯性导航系统传感器误差所造成的导航误差，研究了一种新的惯性天文融合方法。利用天文导航系统量测的姿态，根本上抑制陀螺漂移误差，进而提高系统的姿态、速度及定位精度。     

BDS/GPS组合导航定位研究

导航系统组合处理有利于提高导航定位的精度及可靠性。普通组合处理采用将不同系统的误差方程来联合求解,计算相对容易,但是会受到卫星几何分布和外部观测条件的影响。针对普通组合处理方法的缺点,改进组合处理方法利用了不同导航系统时差在一段时间范围内波动不是很大且比较稳定的特点,对导航系统时差进行了建模平滑处理,再利用得到的导航系统时差进行组合导航定位处理,并利用实测数据分析了BDS/GPS组合导航定位的效果。实验结果表明,该方法可以显著提高组合定位的精度及稳定性,尤其在各种恶劣条件,如卫星接收数减少的情况下可继续提供定位服务,提高了导航系统的可用性。     

复杂城市环境下的全球导航卫星系统/捷联惯性导航系统组合导航算法

针对复杂城市环境下,全球导航卫星系统(GNSS)信号出现频繁短暂失锁或拒止时,对GNSS/捷联惯性导航系统(SINS)组合导航系统的导航精度和鲁棒性影响较大问题,该文提出一种改进的因子图滤波方法。首先使用GNSS接收机内部参数构建信号误差鉴别函数,能实时估计出信号受多径干扰、遮挡等情况下的信号测量性能;同时利用载体运动约束条件构造零速修正因子,对GNSS拒止情况下的系统状态进行更新,避免系统导航性能极速下降。实验结果表明,改进的因子图方法相比经典因子图方法,在城市复杂环境下能提高定位精度63.50%和测速精度42.26%,同时也具有更低的存储量和计算复杂度,特别适用于城市车辆辅助驾驶导航设备中,对导航精度、硬件资源和实时性约束强的场景。     

多卫星导航系统组合定位解算

主要研究由GPS、Galileo和北斗等多个卫星导航系统互相辅助,实现组合定位解算。由于各独立卫星导航定位系统的卫星星座规模有限,可提供的卫星定位服务的精度、可靠性无法得到保障。为了提高定位精度,在传统卫星定位解算的理论基础上,提出了利用多种系统组合定位的方法,可明显改善可见卫星结构,提高定位精度,从而保证定位结果的可靠性和连续性。     

基于捷联惯性导航的组合导航系统研究

分析了矿山水下轮式采煤车的定位定向导航的可实现问题.惯性导航组合系统是现代导航技术的发展重点.考虑到捷联惯性导航的自主性,采用捷联惯导组合系统实现对采煤车的定位导航.设计了捷联惯性导航和里程计组合的自主性水下导航系统.通过对该系统的实物应用试验,试验结果验证了此组合导航方案的有效性.     

惯性系下GPS/SINS紧组合导航算法研究

针对新一代远程空空导弹的特点,研究了在导弹发射惯性坐标系下,基于伪距/伪距率的GPS/SINS紧组合导航算法,推导了该坐标系下的惯导一阶误差传播方程,建立了该坐标系下GPS/SINS组合导航系统的状态方程和量测方程,并进行了相关数学仿真验证。仿真结果表明,在该坐标系中GPS/SINS紧组合导航算法有较高的导航精度。     

超短基线水声定位系统相位差解模糊算法研究

基于窄带信号的超短基线水声定位系统通常面临相位差模糊与定位精度之间的矛盾.针对信号频率较高时难以构造传统解模糊方法所需的小于信号半波长阵元间距的问题,提出了一种基于广义最大似然准则的相位差解模糊算法.该算法通过模糊数向量初始化将解模糊问题转化为多元复合假设检验问题,并采用广义最大似然准则判决,进而估计信号方向.该算法无需构造小于半波长的阵元间距,有效扩大了无模糊阵列孔径,且对阵元布放方式要求较低;充分利用了相位差观测数据的统计特性,测向精度接近克拉美-罗界.仿真结果验证了该算法的有效性.