多旋翼无人机磁罗盘校准方法

为提高多旋翼无人机航向角解算精度,研究磁罗盘校准和罗差补偿方法。通过详细分析罗差产生原因,并结合多旋翼应用,将磁罗盘干扰划分为机体坐标系静态干扰、机体坐标系动态干扰、导航坐标系静态干扰、导航坐标系动态干扰四大类。针对机体坐标系动态干扰,结合多旋翼应用背景,研究干扰的离线测量与在线补偿方法;针对机体坐标系静态干扰,提出一种飞行过程中实时校准方法;针对导航坐标系静态干扰,创新性采用GNSS模块的速度方向信息修正罗差;导航坐标系动态干扰为原理性误差,这里暂不讨论。结果表明：研究内容可有效补偿机体坐标系动态与静态干扰,以及导航坐标系静态干扰对磁罗盘和航向角解算精度的影响,有助于改善无人机的飞行性能。     

用EPP进行数据采集

ＥＰＰ是ＩＥＥＥ１２４８协议定义的增强型并行口，本文介绍了有关ＥＰＰ的基本知识，包括ＥＰＰ的数据传输方式，ＥＰＰ ＢＩＯＳ及时其调用，还介绍了利用其他连接方式进行采集，ＥＰＰ作为ＰＣ同外设连接方面的一种趋势，它在数据传输速率，和协议和同外设连接方式上，都具有其明显的特点和优势，因此，ＥＰＰ在数据采集方面将会得到更多和更广泛的应用。     

窄带干扰下北斗卫星导航信号性能分析

在介绍近期公布的北斗卫星导航系统空间信号接口控制文件(interface control document)中B1频点QPSK(quadrature phase shift keying, 正交相移键控)调制信号及测距码构成的基础上, 针对窄带干扰对卫星导航信号性能影响问题, 通过建立卫星导航直接序列扩频通信系统模型, 对窄带干扰下的北斗卫星导航系统解扩处理增益、相关解扩处理变化规律、误码性能以及对导航信号等效载噪比的影响进行了分析和数字仿真。仿真结果表明, 窄带干扰下, 导航信号性能降低程度与干扰实施位置、扩频码特性、调制样式等有关, 导航信号的性能改善需综合考虑干扰特性、扩频特性及调制样式等方面的影响。     

新型卫星导航系统在半盲信道中的抗干扰研究

新型卫星导航系统是中国自行研制的卫星导航系统,其主要特点是在多输入多输出系统(Multiple input multiple output,MIMO)中进行抗干扰处理.本文提出了新型卫星导航系统在半盲MIMO信道中的抗干扰算法,利用MATLAB进行仿真,比较了确定信道和半盲信道在改变干扰位置、改变接收天线数目以及改变阵列类型情况下的抗干扰性能.仿真结果表明了半盲信道抗干扰算法的实用性和优越性.     

一种多传感器融合的室内三维导航系统

提出了一种多传感器融合的室内三维导航系统,利用了建筑物内的地磁信号,结合转向角传感器记录转过的角度、气压传感器检测用户所处环境中楼层高度,采用众包思想收集数据进行地磁地图的构建,使用地磁指纹匹配技术实现室内任意位置的定位及导航.相比基于WiFi和蓝牙的室内导航系统,基于地磁的室内导航系统不需要任何基础网络设施,应用广泛、灵活,实现成本低.通过在智能手机上部署系统进行实验性能评估,结果显示最高精度达到1 m以内,有95%的导航误差在3m之内,平均误差不超过2m,证明其有良好的定位功能并适用于一般大型建筑物.     

北斗接收机在干扰下的性能研究

通过分析北斗接收机在复杂干扰环境下的性能问题,为抗干扰研究提供了更为专业的理论依据,在卫星导航直接序列扩频通信系统模型的基础上对导航系统在干扰下的误码率、等效载噪比及捕获能力等性能方面进行对比分析,并采用Matlab进行数字仿真。仿真结果表明,窄带干扰比均匀频带干扰对接收机的影响更大,导航信号的性能降低程度与干扰信号带宽及干扰实施的频率等因素有关,导航信号性能改善需要考虑以上多种因素的影响。     

基于iOS平台的地下停车场导航系统研究

相关统计结果表明,截至2016年底,我国机动车保有量已达2.9亿辆,且保持年均3%的高速增长,其结果是全国室内停车场数量的快速增长。但是,复杂的室内建筑结构环境,使得传统的GPS性能急剧下降,不能很好满足当前停车场导航的需求,大大降低了现有停车场的运营效率。研究设计了一种基于iBeacon的地下停车场导航导航系统,测试结果表明,系统平均定位误差为1.66米,持续导航时定位误差在1.5至2米之间概率为85.3%,系统为有效解决室内停车场的寻车导航问题提供了一种良好的解决方案。     

航天飞行安全体系通讯导航频率干扰监测系统设计

为保证航天飞行安全提出航天飞行安全体系通讯导航频率干扰监测系统设计,有效解决了传统监测系统存在的监测效率低、精准度低的问题。完成通讯导航频率干扰监测系统设计。以系统整体架构设计为依据,重新配置数字接收机,完善监测信道,以改进系统硬件设备爱;对频率干扰进行分类,制定不同干扰监测方法,完成频率干扰监测系统设计。实验结果表明,该系统监测效率高、精准度高。     

自适应模糊多环控制在惯导平台稳定回路中的应用

稳定回路控制是决定平台导航系统精度的关键因素之一.传统的校正控制动态性能和抗干扰性能较差,而模糊控制具有稳态误差,因此单一的控制往往很难实现更高精度的导航.为了得到较好的导航精度,以某惯导平台为研究对象,在传统单闭环回路的基础上,引入电流环和速率环,并加入模糊控制,形成复合三环控制,同时针对复合控制切换抖动的问题,设计了基于模糊控制的自适应调节机构.仿真结果表明,采用自适应模糊多环控制,不仅消除了系统控制切换产生的抖动以及模糊控制带来的稳态误差,而且有效改善了控制系统的动态性能.     

A high-resolution AUV navigation framework with integrated communication and tracking for under-ice deployments

We developed an environmentally adaptive under-ice navigation framework that was deployed in the Arctic Beaufort Sea during the United States Navy Ice Exercise in March 2020 (ICEX20). This navigation framework contained two subsystems developed from the ground up: (1) an on-board hydrodynamic model-aided navigation (HydroMAN) engine, and (2) an environmentally and acoustically adaptive integrated communication and navigation network (ICNN) that provided acoustic navigation aiding to the former. The HydroMAN synthesized measurements from an inertial navigation system (INS), ice-tracking Doppler velocity log (DVL), ICNN and pressure sensor into its self-calibrating vehicle flight dynamic model to compute the navigation solution. The ICNN system, which consisted of four ice buoys outfitted with acoustic modems, trilaterated the vehicle position using the one-way-travel-times (OWTT) of acoustic datagrams transmitted by the autonomous underwater vehicle (AUV) and received by the ice buoy network. The ICNN digested salinity and temperature information to provide model-assisted real-time OWTT range conversion to deliver accurate acoustic navigation updates to the HydroMAN. To decouple the contributions from the HydroMAN and ICNN subsystems towards a stable navigation solution, this article evaluates them separately: (1) HydroMAN was compared against DVL bottom-track aided INS during pre-ICEX20 engineering trials where both systems provided similar accuracy; (2) ICNN was evaluated by conducting a static experiment in the Arctic where the ICNN navigation updates were compared against GPS with ICNN error within low tens of meters. The joint HydroMAN-ICNN framework was tested during ICEX20, which provided a nondiverging high-resolution navigation solution—with the majority of error below 15 m—that facilitated a successful AUV recovery through a small ice hole after an 11 km untethered run in the upper and mid-water column.     

飞行模拟器近程无线电导航系统建模与仿真

结合当前航空无线电导航技术发展和全任务飞行模拟器原理样机研制的实际需求,就民机上普遍装载的导航设备构建了基于区域导航法的无线电导航仿真模型,洋述了建模过程,并在MATLAB/SIMULINK软件平台上得以实现.采用VAPS6.3制作出主飞行仪表,作为无线电导航系统仿真的终端显示,通过共享内存方式完成导航参数的通讯.经实际调试证明了该模型具有一定实用性,实现了为飞行员提供模拟飞行中的位置及其航行参数并导引飞机沿既定航线飞行的功能.文章结尾还指出今后进一步研究的方向.     

基于干扰抵消的GPS伪卫星抗远近效应方法研究

针对GPS伪卫星导航系统中出现的"远近效应"问题,提出了一种新的应用于GPS接收机端的解决方法。利用发生"远近效应"时不同通道间相关峰值的差值判断出强干扰信号,重构强干扰并将其从接收信号中抵消。建立了系统模型,给出了该方法的实现原理框图,并详细分析了该方法的性能。仿真和信噪比分析都表明,该方法有较好的抗"远近效应"能力,适合GPS伪卫星导航系统应用。     

抗干扰兼容型卫星导航接收机设计与仿真

抗干扰兼容型卫星导航接收机既可以使用组合卫星定位系统进行高精度定位,又具有优良的抗干扰性能。其抗干扰性能通过自适应调零天线实现,介绍了系统硬件电路实现,并在相应硬件平台上,采用功率反演算法进行干扰抑制。仿真测试结果表明,自适应调零天线有效地提高了接收信号的信噪比,提高了兼容型卫星导航接收机的应用范围。     

Relating Torque and Slip in an Odometric Model for an Autonomous Agricultural Vehicle

This paper describes a method of considering the slip that is experienced by the wheels of an agricultural autonomous guided vehicle such that the accuracy of dead-reckoning navigation may be improved. Traction models for off-road locomotion are reviewed. Using experimental data from an agricultural AGV, a simplified form suitable for vehicle navigation is derived. This simplified model relates measurements of the torques applied to the wheels with wheel slip, and is used as the basis of an observation model for odometric sensor data in the vehicle's extended Kalman filter (EKF) navigation system. The slip model parameters are included as states in the vehicle EKF so that the vehicle may adapt to changing surface properties. Results using real field data and a simulation of the vehicle EKF show that positional accuracy can be increased by a slip-aware odometric model, and that when used as part of a multi-sensor navigation system, the consistency of the EKF state estimator is improved.     

基于自适应滤波的民航导航通信干扰检测系统设计

针对目前使用的民航导航通信干扰检测系统受到背景噪声与电磁干扰信号重叠影响,导致干扰检测结果不精准的问题,提出了基于自适应滤波的民航导航通信干扰检测系统设计。使用多信道检测接收机,将接收结果经过PCI接口传送给上位机。使用测向天线阵,捕获来自其他天线阵元的信号幅值、相位。使用由三个垂直磁阻传感器组成的电子罗盘,测量X、Y、Z方向的电磁干扰,经过A/D转换器放大处理和主机检测后,完成硬件结构设计。计算系统输出结果,结合自适应滤波处理技术,整理自适应滤波的加权矢量,彻底分离开噪声信号与电磁信号,避免噪声干扰。计算相位差,并对其进行矢量化处理,获取多组载波相位差,确定干扰信号的数值和方向,完成通信干扰检测。由实验结果可知,该系统在同频干扰、临频干扰情况下,信号波动的-0.2-0.4和-0.8-0.7幅值均与实际干扰信号波动幅值一致,具有精准检测结果。     

In-flight alignment of a strapdown inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle

The alignment system of a strapdown inertial navigation system for an unmanned aerial vehicle installed on a carrier aircraft is studied. The aim is to develop alignment techniques for the strapdown inertial navigation system that improve the accuracy of alignment and reduce the alignment time. A technique for constructing the initial alignment system for a strapdown inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle is proposed.     

运载火箭单惯组多表冗余的故障诊断与重构

惯性测量装置冗余是运载火箭中经常采用的一种用来提高其惯性导航系统可靠性的技术,根据冗余方式的不同,惯性测量装置冗余技术可分为系统冗余和单表冗余,分析了现有航天器惯性导航系统采用的冗余技术,从系统的重量、体积和成本方面比较,单表冗余具有明显优势;为此,从单表冗余角度介绍了一种运载火箭十表冗余的捷联惯性测量组合冗余管理方案,对冗余配置的陀螺仪和加速度计测量信息进行故障诊断,将故障定位到具体的某个陀螺仪或加速度计,在两度故障下,仍能够进行典型故障诊断,对故障仪表隔离后进行信息重构,实现一度故障及部分两度故障情况下导航信息的正常输出,增强了运载火箭惯导系统对惯组故障的容错能力。     

卫星导航系统安全防护研究

卫星导航系统安全防护对导航以及武器装备具有极其重要的意义。首先介绍了卫星导航系统安全防护的定义、描述和研究内容;然后根据系统工程思想,给出了研究卫星导航系统安全防护问题的一般思路;接着给出了一个综合考虑干扰策略、攻击水平、防护水平、作战场景等安全防护因素的数学模型;最后通过算例分析了接收机的安全防护。实验结论显示,相对于敌方攻击水平的防护水平是影响我方作战效用的关键因素,不同作战任务场景对安全防护的要求是不同的,攻击策略对作战效能的影响取决于相应防护水平的强弱。     

基于某微型飞行器的2种图像导航算法性能比较

导航系统是微型飞行器中必不可少的重要部分,在城市、建筑物内部或强电磁干扰等环境下,要实现导航必须采用全新的技术。图像导航是其有效技术之一。根据微型飞行器导航系统实时性和算法精准性的要求,研究了2种图像导航算法：互相关匹配法和局部熵差法。为了降低计算量,使其易于工程实现,采用了分层搜索等技术,并对2种算法进行了改进。仿真结果表明：“互相关匹配法”更适合微型飞行器的图像导航。     

一种基于卡尔曼滤波的DR/LMS组合导航定位算法

本文介绍了一种基于DR航位推算与LMS高精度激光雷达全向测距技术的组合式导航定位系统,旨在应用于强电磁干扰环境下的变电站智能机器人自动巡检环境。DR/LMS组合式导航定位系统原理相对简单、实现方便、实时性强,且与其他组合式导航系统相比,在满足同样定位精度的前提下,成本低廉,现场运行效果良好。特别地,本文提出了一种基于卡尔曼滤波方法的定位精度优化估计方法,对原有定位及导航精度(定位精度可以达到cm级)加以改进与优化,进一步提高了导航系统的稳定性与精确性。整个系统模型及控制策略的实现基于工业用PC控制板的上位机LABVIEW软件控制系统,并结合MATLAB软件进行仿真与数据分析,经现场运行测试,定位及导航精度完全可以满足现场工业环境的应用需求.