一种利用单信标修正AUV定位误差的方法

针对配置有捷联惯导（SINS）／多普勒速度仪（DVL）／深度传感器组合导航定位系统的自主水下航行器（AUV）的定位误差随时间增大,以及采用GPS修正定位误差引起的AUV隐蔽性降低等问题,提出了一种利用水下固定单信标修正SINS／DVL／深度传感器组合定位误差的方法。该方法首先利用水声测距原理测量出AUV与水下固定单信标的距离,然后基于空间几何关系计算出AUV的实时位置,最后通过卡尔曼滤波连续修正AUV的定位误差。仿真结果表明,该方法可以有效减小AUV的定位误差,有较好的工程应用价值。     

采用滚动伪谱优化的组合动力飞行器上升段制导方法

为满足多约束条件下组合动力飞行器上升过程对制导自适应能力的需求,研究了采用滚动伪谱优化的闭路制导方法。在双层滚动优化框架下进行制导,运用分段伪谱法在线实时计算制导指令,根据状态反馈实现指令的快速迭代更新; 引入了网格更新策略改进算法效率,基于实时偏差在线自适应调整制导周期。仿真结果表明,所提制导方法具有可行性,能有效抑制模型参数的不确定性及外界干扰的影响,制导精度满足任务需求; 单次指令解算时间在百毫秒量级,该方法具备一定的工程应用价值。     

基于目标轴线的成像引信测距算法

针对智能弹药对地面车辆的测距问题,提出了一种基于目标轴线的成像引信测距算法。将弹目相对姿态表示为测量坐标系和目标坐标系之间的相对位置角,利用目标轴线长度和夹角的透视投影关系完成弹目距离解算。算法采用弱透视透视投影模型简化了解算过程,利用相对位置角提高了解算精度。误差分析给出了弹目距离和相对位置角对测量误差的影响。对不同相对位置角和弹目距离下的图像仿真结果表明,测距相对误差小于3%,结果稳定。     

一种改进的多站时差定位算法

针对传统多站时差定位方法的不足,提出了一种改进的多站时差定位算法,该方法基于时差测量信息,首先采用最小二乘法或Chan方法解算获得辐射源的粗略位置,并以此值为初始值,设定一个误差门限,采用迭代算法对辐射源的位置进行迭代优化,最终得到辐射源的精确定位结果,仿真结果表明了本文算法的有效性。     

一种基于Hermite函数约束的光学经纬仪多站定位方法研究

传统光学几何交会方法中采用的方向余弦定位法因其算法简单清晰一直广泛应用于工程实践,但该方法受空间几何关系影响较大,对测元误差抑制能力差,因此定位精度并不理想,而且不能多站同时定位计算。为此提出一种基于Hermite函数约束的光学经纬仪多站定位解算方法,称为函数约束误差模型弹道最佳估计（EMBET）方法。该方法首先在采用Hermite函数表征目标定位参数以压缩待估参数数量的基础上进而实现对光学经纬仪测元的数学表征,然后将多站多测元观测数据组成联合测量方程,最后依据最小二乘准则优化解算方程获取目标定位参数,并具有对测元系统误差校准的能力。结合仿真实例计算,对方向余弦定位方法和函数约束EMBET方法进行了比较分析,验证了函数约束EMBET方法在光学经纬仪多站定位中具有更高的定位精度和更强的实用性,为工程应用提供了参考依据。     

基于伪卫星的定位和授时算法研究

文中提出了一种利用伪卫星测距信息和惯导测量量相结合进行平面定位与授时的算法。该算法不仅可以在很短时间内估计出惯导定位误差、接收机与伪卫星基站间的时间不同步量,且所估计出的定位误差和时间不同步量的精度均可达到与测量噪声相同的量级。文中对所提出的算法进行了计算机仿真,仿真结果证明了该算法的正确性和实用性。     

考虑时空协同的滑翔制导炮弹单炮多发快速弹道规划

针对单炮多发应用场景,研究在时间、空间协同等多约束条件下的滑翔制导炮弹快速协同弹道规划问题。为平衡序列凸优化(Sequential Convex Programming, SCP)算法在快速性与最优性之间的冲突,提出一种改进的SCP算法;考虑到多约束条件下可行域较小、初值敏感性较高的特点,设计两种迅速且有效的迭代初值生成方案;为充分发挥弹群整体控制能力,采取集中式的协同规划策略,同步求解所有方程组,以达成全局规划目标。仿真实验结果表明,新算法能够较好地解决多约束条件下的协同规划问题,与现有文献中的常见算法进行对比,具备良好的收敛性能和较高的计算效率。     

基于样条约束的弹道融合抗差估计方法

为提高样条约束的弹道融合处理的精度,提出了一种基于抗差估计的弹道融合估计方法,该方法根据弹道处理中各类误差特性的不同,设计相应的标准进行分离,并实现异常值修正、系统误差迭代估计和样条节点的自适应调整,利用修正后的样条函数和观测向量再进行弹道解算可有效地提高解算的精度.通过算例分析验证了该算法的可行性和实用性,计算结果表明该方法能有效地抵御异常观测、系统误差及样条表示误差对弹道解算结果的影响.     

深度相机与微机电惯性测量单元松组合导航算法

针对室内非结构环境下,全球定位系统、无线电定位等定位手段使用困难,轮式里程计在楼梯等场合易出现打滑或空转而误差较大,单一视觉传感器或微机电系统（MEMS）惯性测量单元（IMU）很难实现高精度自主定位,以及传统的视觉与MEMS IMU组合导航算法复杂、计算量大、导航精度低等问题,提出一种适用于室内的深度相机与MEMS IMU松组合导航算法。MEMS IMU预积分结果作为改进迭代最近点（ICP）算法的迭代初值,大幅减少了迭代次数;通过深度相机和MEMS IMU分别计算载体的位置并作差运算,将位置差值作为量测信息,使用扩展卡尔曼滤波估计MEMS IMU的导航误差,修正航位推算的结果;利用Kinect v1深度相机和MTI 100-IMU搭建的平台进行实验验证。结果表明,基于MEMS IMU辅助的改进ICP算法能够减少迭代次数约50%,基于位置差值的深度相机与MEMS IMU松组合算法导航定位误差小于总里程的10%.     

半实物仿真系统转台初值及驱动方程奇异性研究

对半实物仿真系统转台初值和驱动方程的奇异性问题进行了研究。通过分析初值算法产生奇异的原因,推导了全角度条件下转台初值算法;采用双欧拉法推导了转台的驱动方程,解决了驱动方程的奇异性问题,实现了任意姿态角的连续解算;在此基础上对解决奇异性的方法在半实物仿真试验中的应用进行了探讨。     

基于信号强度的井下无线传感器网络蒙特卡罗移动节点定位算法

针对改进的井下蒙特卡罗算法定位误差大的问题,提出一种基于信号强度的井下无线传感器网络蒙特卡罗移动节点定位算法.利用信号强度的变化来判断节点的运动方向,根据前一时刻的节点位置以及运动速度矢量来构建采样区域,采用一跳信标节点对样本进行过滤.仿真结果表明:该改进算法的定位精度得到了明显提高,适合于井下定位.     

一种基于 LabVIEW 虚拟仪器技术的鱼雷合作信标检测方法

现有鱼雷合作信标检测系统基于分立元件设计,设计复杂、通用性差,测试过程依靠人工操作和记录,检测时间长、效率低。针对这些问题,提出了一种基于虚拟仪器技术的鱼雷合作信标检测方法。该方法采用高性能数据采集卡作为测控硬件,充分利用LabVIEW软件强大的仪器控制和信号采集功能,实现了合作信标信号一体化采集、分析处理和显示存储等功能。实际使用结果表明,基于该方法的测试系统具有人机界面友好,操作简单、测量精度高,能够满足各型号鱼雷合作信标的测试要求。     

基于零速/航向自观测/地磁匹配的行人导航算法研究

目前行人导航技术正发挥着越来越重要的作用,而无全球导航卫星系统（GNSS）环境下的行人导航定位成为其不可或缺的环节。以自包含传感器为硬件平台,针对无GNSS环境下的行人自主导航定位展开研究,提出一种基于“2+2”分级模式的零速判别方法,并设计一种惯性导航系统的零速修正卡尔曼滤波算法,有效提高同一参数阈值下零速判别的准确性与可靠性、抑制传感器误差发散;研究行人初始静态下磁航向误差观测算法及行人运动状态下的零速航向误差自观测算法,解决了行人长时间行走航向发散问题;提出基于多层约束和K近邻算法的地磁匹配算法,并实现基于零速修正/航向误差自观测的行人导航算法与地磁匹配算法的融合,提高了行人导航定位精度与可靠性。实际数据测试验证,所提基于零速修正/航向误差自观测/地磁匹配的行人导航算法可有效提高定位精度79%以上。     

一种改进的水下运动目标远航程导航定位方法

当前水下运动目标定位主要采用船载水听器基阵-声信标跟踪定位方法和船拖水听器基阵-声信标跟踪定位方法,但这两种方法存在跟踪定位精度较低、实施难度大以及设备维护修理困难等问题。基于此,提出了采用水下目标加装光纤陀螺仪-差分全球定位系统(DGPS)组合制导技术,以实时测量、记录水下目标的航行姿态、航行速度和位置坐标,通过编码把目标的位置坐标数据实时转换为同步水声多频多脉冲时延编码信号发射,利用船拖水听器测量水声多频多脉冲时延编码信号,通过船载基站实时解算,从而实现指引测控船完成远航程水下目标的实时跟踪、定位、监测任务。试验结果表明,该方法可有效实现对远航程水下目标的跟踪定位和实时监测。     

基于EKF的机载光电吊舱目标定位研究

为提高机载光电吊舱进行目标定位的精度,研究吊舱的设备测量误差对目标定位精度的影响,推导了目标定位方程,并建立了目标定位的扩展卡尔曼滤波(EKF)模型.通过在Matlab/Simulink中进行仿真,定量分析了吊舱的测距误差、高低角和方位角误差对目标定位精度的影响.结果表明定位误差可以在2 s的时间收敛到5 m,提高了定位精度和收敛速度;分析测量误差对定位精度的影响,可为吊舱的精度分配或改进提供理论依据.     

基于序贯算法的无偏最小二乘估计纯方位目标跟踪

测量方程的非线性是纯方位角跟踪研究的难点。为了解决传统伪线性估计结果存在严重有偏性这一问题,提出了一种基于伪线性估计的无偏估计方法,即在伪线性方程中利用约束最小二乘估计,它不需要对初始值进行假设,且收敛效果良好。采用序贯滤波方法对估计量作批处理滤波以减少运算量,提高了运算效率。仿真结果表明,利用该方法得到的估计量在高斯噪声下能很好地逼近理想状态,且收敛速度较快,比扩展卡尔曼滤波具有更好的跟踪精度及收敛速度,在目标高速运动时仍能保持较好的跟踪效果。     

基于水下运动平台的磁性目标跟踪与特征反演

传统的磁梯度张量定位方法大多基于单磁偶极子模型,对具有一定尺度的目标存在定位精度不足的问题,而且易受环境噪声以及测量精度的影响,尤其是在偶极子特征平面上,微小的扰动或者观测精度不足就会导致定位结果发生较大的偏差。针对上述问题,基于多个偶极子的组合模型,结合具有鲁棒性的无迹卡尔曼滤波算法,提出一种针对尺度磁性目标的磁梯度跟踪方法。该方法能够有效提高磁性尺度目标的定位精度,特别当出现异常观测时仍然可以准确定位目标。以水雷或者水下未爆弹等目标的识别为例,根据鲁棒无迹卡尔曼算法得到的偶极子分布状态,结合主成分分析算法的数学含义,设计了一种可以准确反演目标的主尺度特征以及结构特征的目标尺度反演算法。该算法可识别目标主尺度为线结构或者面结构,对目标主尺度反演误差小于0.3 m,对目标主尺度方向的反演误差小于2°,可为目标种类判别提供参考。