用于无源重力导航的等值线匹配算法

提出了一种用于重力辅助惯性导航系统的基于误差平方和价值函数最优的等值线匹配算法.该算法充分利用惯性导航系统短时高精度的特点,根据惯导系统导航信息以及重力场测量信息,在先验重力图上通过搜索、跟踪和决策来确定匹配航迹,实现重力辅助导航定位.在一片真实海域重力异常图上得到的仿真结果表明,在正常海况下,该算法的匹配误差可限制在1个重力图网格之内,且不受惯导定位误差的影响,克服了其他匹配算法在惯导定位误差大时失效的缺陷.     

相关极值的重力匹配辅助导航

对惯性、重力匹配组合导航算法进行了描述和分析,提出了一种新的基于相关极值的重力匹配辅助导航算法.该算法对数字重力图进行细化,运用约束条件在重力图寻值过程中有效地剔除了大量的干扰数据,改进并优化了基于相关极值的传统重力匹配算法.仿真结果表明,该算法将惯导数据误差由10-2减小了1～3个数量级,较好地抑制了重力数据误差的影响并提高了匹配精度;将高达1015的计算量减少到了107,大大提高了重力匹配的速度,达到了实时导航的目的;同时也有效地消除了厄缶(Eotvos)效应对重力匹配的影响,更适合于水下导航的实际需要.     

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统是一个简易的重力无源导航系统,它可以保持水下运载体长时间高精度隐蔽航行.给出了该组合导航系统的工作原理、数学模型以及计算机仿真结果.仿真结果表明速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统定位误差不再随时间增长,运行30多个小时其组合导航系统定位误差不超过惯导系统误差的20%.     

重力辅助惯性导航可视化仿真系统设计与实现

为了形象直观地研究重力辅助惯性导航系统,用数字地球重力异常图和Matlab/Simulink组合导航仿真模块,建立了基于Matlab的重力辅助惯性导航可视化仿真系统,实现了Matlab/Simulink导航模块的仿真计算与控制、仿真轨迹动画显示和数据处理.     

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统是一个简易的重力无源导航系统,它可以保持水下运载体长时间高精度隐蔽航行.给出了该组合导航系统的工作原理、数学模型以及计算机仿真结果.仿真结果表明速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统定位误差不再随时间增长,运行30多个小时其组合导航系统定位误差不超过惯导系统误差的20%.     

基于相关极值的重力匹配辅助导航算法的实现与仿真

对惯性、重力匹配组合导航算法进行了描述和分析,提出了一种新的基于相关极值的重力匹配辅助导航算法。该算法对已有数字重力图进行细化,在重力图寻值过程中有效地剔除了干扰数据,并且对基于相关极值的重力匹配算法进行了有效地改进。仿真结果表明,该算法能较好地抑制了重力数据的误差影响和提高匹配精度,能有效地消除厄缶（ ）效应对重力匹配的影响,大大提高重力匹配的速度,以达到实时导航的目的,更适合水下导航实际的需要。     

冷原子干涉绝对重力精密测量与系统误差

高精度重力加速度测量在地质勘探、惯性导航、地球物理等领域具有非常重要的作用。冷原子干涉重力仪是近二十年快速发展起来的新型量子测量仪器,因其具有较高的灵敏度和测量精度而日益得到重视,并逐步从实验室研究向实用化仪器发展。目前,实验室内的高精度冷原子干涉绝对重力仪测量精度已达10~(-12) g量级,性能媲美经典绝对重力仪的商用产品也已出现。介绍了基于原子干涉技术的绝对重力精密测量的基本原理和发展历程,综述国内外各研究组的研究现状,并分析了限制冷原子干涉绝对重力测量精度的几种主要系统误差,以及对这些系统误差的抑制和评估方法。     

基于车载原子干涉仪的野外流动重力测量

移动重力测量在计量学、地球科学及国防军事等领域有着广泛的应用需求。原子干涉重力仪在可移动高精度重力测量上具有良好的技术潜力,但目前仍很难兼具高集成度与高灵敏度。针对此问题,本文研制了一套基于原子干涉仪的车载重力测量系统,基于小型化、高度集成的仪器设计,实现了高精度的野外重力测量,室外测量灵敏度为■、测量重复性优于20μGal。在长10 km、高程变化100 m的野外测线上开展了单点调试时间小于5 min、有效测量时间小于15 min的快速重力测量,并与LG-1相对重力仪进行比对。在一般性的野外测试环境下,2种重力仪的测量残差小于100μGal,车载绝对重力仪自身测量残差小于15μGal。因此,该车载重力测量系统极大地提高了野外重力测量效率,方便运输、随停随测、测量准确,为可移动重力测量领域提供了可靠的技术解决方案。     

重力/惯性组合导航中的一种信息融合方法

惯性导航自主性强、隐蔽性好,但其系统误差随时间逐渐增大.如果不对其校正,就会严重影响其导航的准确性.本文给出了一种利用重力信息来校准惯性导航系统的方法.它根据重力实测数据和重力图数据,按一定的算法作相关分析,进行重力图匹配,得到最佳的位置,然后利用位置误差作为观测量进行卡尔曼滤波,得到其它运动参数的最优估计,从而对惯性导航系统的导航状态做出修正,得到最优导航状态.     

重力辅助惯性导航系统中的一种新的相关匹配算法

分析了船载重力仪输出中包含的厄特弗斯效应,提出了一种新的相关匹配算法,可最大程度地消除厄特弗斯效应对重力图匹配的影响,使重力辅助惯性导航系统获得很好的定位精度.仿真结果表明,该算法惯性/重力匹配组合导航系统在重力异常显著变化区域的定位精度在一个重力图网格左右.     

基于原子体系的量子惯性传感器研究现状

惯性传感器的性能直接决定了惯性导航系统的精度。基于原子体系的量子惯性传感器有望在更小体积和更低成本下达到传统惯性传感器的性能,且理论上可以获得比现有技术更高的测量灵敏度和长期稳定性。近些年随着量子精密测量领域的快速发展,量子惯性传感器的实用化和工程化方面研究进展显著,未来通过替代传统加速度计和陀螺仪,有可能形成高度集成、低功耗和低漂移的量子惯性导航系统。文章简要介绍了基于原子体系的量子惯性传感器的基本原理,总结了以原子干涉陀螺仪、原子自旋陀螺仪、原子干涉加速度计、原子干涉重力仪和重力梯度仪为主的量子惯性传感器研究现状,并对有待解决的关键技术问题进行了梳理和分析,可为量子惯性传感器的发展提供参考。     

微惯性测量组合与GPS组合导航技术

分析了惯性导航系统和全球定位系统的优缺点;介绍了微惯性器件的发展及其用于惯性导航的前景;分析了由微惯性器件组成的捷联惯导与GPS组合导航的可行性;综述了GPS/INS组合导航的工作原理和关键技术.     

蓝绿激光在水下航行器导航中的应用展望

针对水下航行器导航的薄弱环节,提出运用蓝绿激光的特殊性质,从远程水下航行器自身出发,对以海底地形匹配导航作为惯性导航的补充的导航方式进行了讨论.     

High accuracy navigation information estimation for inertial system using the multi-model EKF fusing adams explicit formula applied to underwater gliders

The underwater navigation system, mainly consisting of MEMS inertial sensors, is a key technology for the wide application of underwater gliders and plays an important role in achieving high accuracy navigation and positioning for a long time of period. However, the navigation errors will accumulate over time because of the inherent errors of inertial sensors, especially for MEMS grade IMU (Inertial Measurement Unit) generally used in gliders. The dead reckoning module is added to compensate the errors. In the complicated underwater environment, the performance of MEMS sensors is degraded sharply and the errors will become much larger. It is difficult to establish the accurate and fixed error model for the inertial sensor. Therefore, it is very hard to improve the accuracy of navigation information calculated by sensors. In order to solve the problem mentioned, the more suitable filter which integrates the multi-model method with an EKF approach can be designed according to different error models to give the optimal estimation for the state. The key parameters of error models can be used to determine the corresponding filter. The Adams explicit formula which has an advantage of high precision prediction is simultaneously fused into the above filter to achieve the much more improvement in attitudes estimation accuracy. The proposed algorithm has been proved through theory analyses and has been tested by both vehicle experiments and lake trials. Results show that the proposed method has better accuracy and effectiveness in terms of attitudes estimation compared with other methods mentioned in the paper for inertial navigation applied to underwater gliders.     

一种新的舰载惯导系统摇摆基座初始对准方法

针对舰载惯导系统在摇摆基座条件下高精度初始对准问题,提出一种简单且易于实现的快速初始对准方法。利用开路法构建数学稳定平台隔离载体摇摆运动,提高了高精度舰载惯导系统摇摆基座对准过程中量测数据的信噪比,缩短了对准时间并提高了误差参数的估计精度;建立了开路法数学平台偏角的误差模型,利用参数辨识法提取相关对准参数,从而估计出陀螺漂移和数学平台偏角并进行补偿。海上试验结果表明,该对准方法可在8 h内达到优于0.000 5°/h的对准精度,有效地解决了摇摆基座条件下舰载惯导系统的高精度初始对准问题。     

连续体手术机器人光纤导航技术现状和展望

连续体机器人在微创介入手术中逐渐得到广泛应用,其精准导航控制成为医学影像和手术机器人领域的研究热点和难点。光纤导航被视为最具潜力的连续体机器人导航技术之一。经过四十多年的研究发展,国内外在相关理论和方法、技术与系统和临床试验等方面都取得了较大进展,推动了该技术的临床应用。但是,目前仍然存在若干问题限制了该技术的应用发展,亟待探讨解决方法。为此,梳理了光纤导航技术的研究发展历程,分析了光纤导航的主要技术类型、技术优缺点和关键核心算法,指出了需要研究解决的关键问题,并从高精度定位、力触觉信息反馈、多模态影像融合识别、智能化和产品化等方面探讨了未来发展方向。     

基于双DSP和FPGA的导航处理系统设计

机电技术的发展为惯性测量系统的大量应用奠定了基础。针对深海导航应用场合,为了提高深海惯性导航的精度和实时性,设计了基于双数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑门阵列（FPGA）的捷联惯性导航计算机,成功构建了低成本、小型化的捷联惯性导航系统（SINS）。重点描述了双DSP和FPGA导航计算机的硬件设计思路。扼要介绍了系统软件的框架结构。与目前大多数的惯性导航系统相比,该系统体积小、重量轻、功耗低,适用于运算复杂的嵌入式惯性导航系统。实验室车载实验结果证明了上述设计的正确性和可行性。     

旋转调制式激光惯导系统综述

对激光惯导系统导航精度提高方法进行了分析,认为旋转调制技术是提高激光惯导系统长航时导航精度的一种有效可行的方法,并对旋转调制技术国外发展现状、技术原理、工程实现方案及关键技术进行了阐述。