压缩传感理论在GPS/SINS组合导航中的应用

GPS/SINS组合导航系统能够实现在高动态和强电干扰的环境下实时、高精度的导航定位,是当今组合导航技术应用的主要方式.由于组合导航系统复杂度的增加,导致存储数据量增加,对高速度、高可靠性存储的依赖也成为不可回避的问题.压缩传感作为信号采集领域的一种新兴技术,打破了奈奎斯特采样定理对采样信号频率的限制,使得能用更少的数据采样点来近乎完美地恢复信号.介绍了压缩传感理论和GPS/SINS组合导航系统,提出将CS理论用于组合导航系统的设想,并用CS理论压缩和恢复Kalman滤波中的协方差矩阵.仿真结果表明了该方法的有效性.     

GPS／SINS 深组合导航技术综述

介绍了GPS／SINS深组合导航系统的技术发展历程。与传统的标量跟踪相比,阐述了基于矢量跟踪的深组合导航系统的关键技术及优劣势。按照导航系统结构和信息处理方式的不同,将GPS／SINS深组合导航系统分为集中式、相干分布式和非相干分布式,分析对比了这三种主要深组合模式的性能特点。论述了GPS／SINS深组合导航系统的发展现状,指出了深组合未来的研究方向和发展趋势。     

GPS/SINS/CNS 组合导航在航天器上的应用

针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。     

弹载SINS/GPS组合系统空中对准方法研究

针对 SINS/GPS 组合系统的空中对准,提出了采用航位推算法减少卡尔曼滤波周期。采用反馈校正、滤波初始阶段修正四元数等方法。仿真结果表明,这些方法可以有效地减少对准时间,提高对准精度。     

基于SINS/GPS组合导航的新技术研究

随着GPS姿态测量技术的发展，提出将捷联惯导系统和GPS输出的飞行器姿态信息也可以作为组合导航系统的测量值参与滤波算法。以Kalman滤波为基础，将两个导航子系统测得的飞行器位置、速度和姿态信息进行数据融合，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导航参数。详细推导了这种组合导航方式的测量方程，并将该组合导航技术应用于某飞行器进行仿真。通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性，具有实际应用价值。     

地面系下的GPS/SINS组合导航算法设计

从惯性导航误差方程着手,推导出了地面坐标系下的组合导航算法状态方程和量测方程,并给出了Kalman滤波的计算方程,通过仿真验证了组合导航算法的滤波性能。     

一种基于CDKF的SINS/GPS紧组合导航算法

为解决SINS/GPS紧组合导航系统在SINS初始失准角较大的情况下精度下降的问题,提出一种基于欧拉角状态的中心差分卡尔曼滤波组合导航算法。Sigma点采样时,用欧拉角作为姿态参量,保证Sigma点采样过程中姿态参量与其他参量的同步;Sigma点沿系统方程传播中,转换为四元数表示,避免欧拉角姿态解算的高计算量和复杂超越方程的求解。通过仿真实验证明,提出的方法比加性四元数算法具有更快的收敛速度和更高的精度。     

直升机用SINS/GPS组合导航自适应滤波研究

由于直升机的工作环境复杂,采用常规卡尔曼滤波进行组合导航容易发散。为了提高系统应对突变的能力,提出了一种基于Sage-Husa滤波器和强跟踪滤波器的交互式多模型(IMM)自适应滤波(AF)算法。具体实现是通过判断滤波器的每一维收敛判据,进而选择相应的自适应算法。仿真结果证明了改进算法的有效性和优越性,导航精度得到了显著提升。     

最优平滑算法在GPS/SINS组合导航系统事后分析中的应用

组合导航系统通常采用Kalman滤波来实现对系统状态的估计，由于最优乎滑算法的精度比Kalman滤波的精度高，并且平滑结果反映了系统在理想情况下能够达到的潜在精度．因此可以采用最优平滑算法对组合导航系统进行事后分析。本文介绍了R-T-S最优平滑算法，并将其应用于某船用GPS／SINS组合导航系统的时候分析和处理中，给出了系统仿真结构图，进行了仿真。仿真结果表明，平滑算法是一种有效的事后分析方法。     

SINS/低成本基地辅助测速组合导航技术研究

借鉴INS/GPS组合导航系统原理,文中提出了SINS/速度组合导航系统方案.在此方案中,利用基地辅助测速测得的速度信息作为导航系统的辅助信息,通过Kalman滤波来修正SINS系统的误差.仿真结 果表明组合系统导航精度基本达到目前实际应用的水平.应用此方案,只须利用能够提供速度信息的低成本基地辅助测速系统(空基如高空气球等空中平台,陆基如雷达站等)就能实现导航定位的功能,具有实际应用前景和深远意义.     

基于SINS/GPS组合导航的新技术研究

随着GPS姿态测量技术的发展,提出将捷联惯导系统和GPS输出的飞行器姿态信息也可以作为组合导航系统的测量值参与滤波算法.以Kalman滤波为基础,将两个导航子系统测得的飞行器位置、速度和姿态信息进行数据融合,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导航参数.详细推导了这种组合导航方式的测量方程,并将该组合导航技术应用于某飞行器进行仿真.通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性,具有实际应用价值.     

弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法

提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补偿。设计趋于一般运动状态的路径对上述方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法可以实现对星敏感器安装误差及惯性器件误差的估计,其中安装误差估计精度优于0.1',陀螺漂移估计精度优于0.01°/h,加速度计零偏估计精度优于20μg。     

适用于空空导弹的SINS/GPS组合导航系统

针对空空导弹的特点,对适用于空空导弹的SINS/GPS组合导航系统进行了研究,明确了组合导航系统对火控系统的设计约束,设计了冗余空空导弹组合导航系统结构使导航系统更健壮;选择了当地地理系作为组合导航系统的坐标系,推导了在此坐标系下组合导航算法状态方程和量测方程;最后进行了蒙特卡洛法仿真,验证了组合导航算法设计的可行性与实用性,具有良好的工程应用前景。     

基于小波辅助的GPS/SINS 组合导航系统故障检测与信息融合算法

针对GPS/SINS组合导航系统可能出现故障的问题,提出一种基于小波辅助的组合导航系统故障检测与信息融合算法。将卡尔曼滤波器的估计误差进行相应的多小波故障检测分析,在较短时间内发现故障点进而降低虚警概率;若GPS发生软故障,利用改进的自适应算法进行信息融合,进而保证系统的滤波精度、容错能力和可靠性。仿真结果验证了该方法的有效性。     

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。     

GPS捷联惯导组合系统中的联邦滤波器研究

详细推导了GPS捷联惯导组合系统的模型,并以伪距、伪距率子滤波器为例,设计了有重置的联邦滤波器.在此基础上,通过修改信息分配算法,设计了改进的联邦滤波器.对两种联邦滤波器的仿真和分析表明,改进的联邦滤波器和常规的联邦滤波器相比,不仅滤波精度相同,而且简化了算法,减小了计算量,但两种算法本质相同.     

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。     

SINS/GPS组合导航计算机系统设计与开发

文中论述了以TMS320VC33为CPU，ADS1217为A／D转换器的捷联惯导／GPS组合导航计算机的设计方案，并对该方案的设计开发进行了详细介绍。     

FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间的鉴定方法

研究了FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间产生的原因及其鉴定方法。在该鉴定方法中,通过考察FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间与纵向加计零偏的卡尔曼滤波稳态估计值之间的定量关系,给出一个经验公式。使用某型光纤陀螺捷联惯导系统采集的静态导航数据和模拟的飞行动态轨迹进行了半物理仿真,仿真结果表明,当不同步时间小于0.5s时,该鉴定方法的估计精度优于80 ms。     

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.