激光陀螺捷联惯导系统导航算法设计

结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS)的特性,设计出了一套完整的RLG SINS导航算法,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法.在姿态更新算法中考虑圆锥补偿算法,推导了等效旋转矢量的递推算法;在速度更新算法中考虑划船误差补偿算法,推导了划船误差补偿递推算法.大量的车载实验表明,所设计各部分的算法能协调一致工作,解决了RLG SINS高速姿态和速度更新与导航计算机速度间的矛盾,保证了系统在高动态条件下的导航算法精度,可充分发挥激光陀螺的优势,提高RLG SINS的导航精度.     

捷联惯导系统单轴旋转调制误差传播机理研究

为了抑制捷联惯导定位误差的累积,提高捷联惯导定位精度、姿态精度和速度精度,分析了捷联惯导系统在单轴旋转调制下的误差传播机理,推导了多误差源同时激励下旋转调制捷联惯导系统的误差传播模型及各个误差项的复频域表达式,讨论了旋转调制速率的选取原则。仿真结果表明,采用旋转调制技术后,陀螺仪的常值漂移、加速度计的零偏引起的导航误差可以得到有效补偿,选取旋转频率时,应避免旋转频率接近舒勒调谐频率、傅科频率和地球自转频率,否则导航误差反而会增大。     

一种改进的重叠式三子样圆锥误差补偿算法

针对增加子样数会降低系统姿态更新频率、引入较大的圆锥误差,提高采样频率会增加导航计算机的硬件负担的问题,提出一种改进的圆锥误差补偿算法。利用前两个计算周期陀螺输出的角增量信息和当前时刻陀螺采样值通过重叠式采样的方式进行圆锥误差补偿,详细推导了重叠式三子样补偿算法的公式,根据算法误差最小准则得到补偿系数。该算法不仅提高了系统姿态更新频率,而且减少了由等效旋转矢量算法引入的圆锥误差,达到了提高姿态解算精度的目的。     

捷联惯性导航系统旋转调制技术研究

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能在不使用外部信息的条件下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该技术在国外潜艇和舰船上已得到成功应用,旋转捷联惯性导航系统的误差传播方程是研究旋转捷联惯导系统初始对准、系统级标定等的基础.基于此,推导了以地理坐标系为导航坐标系的单轴旋转捷联惯性导航系统的导航方程和误差传播方程(位置误差方程、速度误差方程、姿态误差方程),给出了误差传播的仿真结果.仿真表明,若采用单轴旋转调制技术,陀螺仪常值漂移和加速度计零偏引起的导航误差都可以得到有效补偿,而初始位置误差、速度误差及姿态误差引起的导航误差得不到补偿.将旋转调制技术应用于捷联惯导系统,能极大地提高武器系统的长期工作精度.     

加速度计/磁强计无陀螺捷联惯导姿态解算研究

针对无陀螺捷联惯导系统姿态解算随时间不断积累的问题,提出一种磁强计辅助无陀螺捷联惯导的组合方案,利用磁强计测量的地磁信息来修正无陀螺惯导系统的姿态角误差,提高了姿态角的解算精度。推导了磁强计输出和姿态角之间的关系,在此基础上提出了一种姿态优化算法,介绍了算法的基本原理;建立了误差四元数的姿态组合模型,并采用反馈校正完成动态条件下姿态的确定;最后对姿态误差角进行了仿真研究,仿真结果表明该方法有效地抑制了误差的发散。     

输入为角速率的圆锥误差补偿算法

在捷联系统中将角速率转换成角增量,再利用传统的基于角增量的圆锥误差补偿算法解算姿态会使精度下降、计算量增大。针对此问题,推导了以角速率为输入的圆锥误差补偿算法,详细推出了三子样算法的具体形式,并在圆锥运动条件下对算法进行优化,进一步提高了算法的精度和可靠性。在典型圆锥运动条件下将所提算法的解算结果和解析解做了仿真比较,结果表明算法有效可行,且优化后的算法精度更高。     

激光陀螺捷联惯导系统的圆锥运动误差激励方法研究

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响,针对陀螺的标度因数误差和非正交安装角误差,提出了一种以圆锥运动激发姿态误差来进行快速标定的方法.通过理论分析得出,在短时间内,由于标度因数误差和非正交安装角误差的存在,圆锥运动将激发出随时间线性增大的姿态解算误差.将解算得到的姿态误差与陀螺数据联立,可以反解得到标度因数误差和非正交安装角的值.通过仿真验证,安装角误差能达到1"以内,标度因数误差能达到5 ppm以内.     

捷联惯导系统速度误差补偿实用算法

捷联式惯性导航系统在姿态矩阵和位置矩阵的解算中会产生滞后误差,由于真实参考坐标系和计算参考坐标系在实际系统中并不重合也将产生计算误差,为此须对速度误差进行补偿.该文提出将速度计算分做两步进行,先在机体坐标系里完成带补偿的速度增量计算,再在游动坐标系里实现由惯导基本方程得到的速度计算公式.实际试验表明,这种实用算法比常规的速度计算方法有效改善了系统的定位精度.     

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对激光陀螺的原理进行了分析和说明,重点对影响陀螺比例因子误差因素进行分析,在此基础上建立了误差补偿的精确数学模型,并针对某型激光陀螺进行了误差分析。分析结果表明,惯导系统激光陀螺的比例因子与材料介质、温度、腔长等相关,除了采用稳频技术,还需要采用旋转调制技术提高测量数据精度。转台仿真和实际测试结果证明,该比例因子修正的方法方便、可靠,姿态精度可提高约8.7″,对提高惯导测量精度具有重要意义。     

激光捷联惯导仿真系统的设计与实现

针对激光捷联惯性导航系统可靠性高,采用自然散热以及使用维护方便等优点,设计并实现了激光捷联惯导仿真系统。首先通过软件的动态协同算法,设计软件陀螺仪和软件加速度计,使其能够仿真真实激光陀螺仪和真实加速度计的姿态信息和线运动信息;然后仿真载体的飞行轨迹,并将飞行姿态及运动状态转换为软件陀螺仪和软件加速度计的输出;最后根据其输出信息与理想轨迹对应参数的对比进行性能分析。仿真结果表明,该系统不仅能够较好地模拟飞机的实际飞行状态,更能有效地检验激光捷联惯导算法的精确性和可靠性。     

基于前周期优化子样数的姿态算法

针对补偿精度存在极限的问题,对传统圆锥补偿算法的子样数进行优化,利用当前周期和前周期采样值构造圆锥补偿项。当前周期采用单子样、二子样和三子样有效缩短了补偿周期,从而提高了精度极限值,而前周期子样数选取最佳值使补偿精度趋近极限值。仿真结果表明,与传统多子样旋转矢量算法相比,该算法在圆锥补偿精度方面有一定优势。     

Parallel Compensation of Scale Factor for the CORDIC Algorithm

The compensation of scale factor imposes significant computation overhead on the CORDIC algorithm. In this paper we present two algorithms and the corresponding architectures (one for both rotation and vectoring modes and the other only for rotation mode) to perform the scaling factor compensation in parallel with the classical CORDIC iterations. With these methods, the scale factor compensation overhead is reduced to a couple of iterations for any word length. The architectures presented have been optimized for conventional and redundant arithmetic.     

基于图像旋转相关的空间目标ISAR等效旋转中心估计算法

为了消除逆合成孔径雷达(ISAR)越分辨单元徙动(MTRC)引起的图像散焦,需要估计目标的等效旋转中心。该文以空间目标为研究对象,提出了一种基于图像旋转相关的ISAR旋转中心估计算法。首先,分析了ISAR的瞬时成像机理;其次,将采用相同运动补偿后的回波数据分段成像,得到不同视角的2幅图像;然后,基于定标后的图像像素旋转和图像相关,估计等效旋转中心。当假定的等效旋转中心与真实的旋转中心一致时,2幅图像相关性最大,据此得到旋转中心位置。仿真实验表明,该算法能够有效利用图像整体信息,估计出高精度的目标等效旋转中心,利于提高成像质量。     

带失真补偿的抖动调制水印算法中的补偿因子研究

带失真补偿的抖动调制水印算法是一种可以获得大容量的量化水印算法,它以量化失真作为补偿来提高抖动调制水印算法的性能,而其中补偿因子是影响该算法性能的关键因素之一.本文从量化水印算法中最小距离解码器的工作原理出发,提出了衡量带失真补偿的抖动调制水印算法鲁棒性的一般模型;在此基础上,应用率失真理论采用高斯信道来模拟有损压缩信道,得到了在有损压缩下使得误码率最低时,选择补偿因子的方法.理论结果表明有损压缩的强度越大时,应该选择的补偿因子越小.实验结果证明了理论结果的正确性.     

方位角控制型偏振控制器的分析与研究

文章研究了λ/4波片-λ/2波片-λ/4波片(QHQ)型方位角控制偏振控制器的控制算法,通过仿真实验验证了该算法的遍历性.分析研究了QHQ型偏振控制器的波片方位角误差和输入波长误差对偏振态转化精度的影响,并进行了仿真.误差分析结果对研究偏振控制器的误差补偿以及提高偏振控制器的精度具有指导意义.     

Effect and Compensation of Symbol Timing Offset in OFDM Systems With Channel Interpolation

Symbol timing offset (STO) can result in intersymbol interference (ISI) and a rotated phase which value is proportional to the subcarrier index at the FFT output in an OFDM receiver. In order to avoid ISI, the FFT window start position has to be put in advance of the estimated point obtained by coarse STO estimation algorithms. But a large number of forward-shift samples will deteriorate the estimation of data subcarrier channels requiring interpolation from pilot subcarrier channels due to the phase rotation caused by a residual STO. In this paper we analyze the influence of STO on channel interpolation and propose a new compensation method for channel correction with STO. From the performance analysis of simulation results in the DVB-T application, the new algorithm not only has a better performance but also is attractive in using a simple residual STO estimation method such that few pilots are required for fine STO estimation compared to conventional approaches.      

结合小波变换与相位相关的图像匹配方法

图像匹配技术是图像测量系统中的关键技术,是目标定位中最基本的方法。相位相关作为一种图像匹配技术对噪声有较高的容忍程度,检测结果与照度无关,受几何失真影响小。但该方法对旋转变化非常敏感。为解决此问题,本文提出结合小波变换和相位相关的匹配算法,该算法首先对图像进行小波分解,并对结果中的近似信号进行空域旋转校正;然后利用相位相关方法进行图像匹配,从而达到快速精确的定位。该方法在掌纹图像匹配定位中的应用证明了它的有效性。     

近地应用CCSDS标准LDPC码动态补偿译码算法研究

针对CCSDS推荐的(8176,7154)有限几何准循环LDPC码,研究了LDPC码的修正最小和译码算法,提出了一种新的动态补偿最小和译码算法,并将本算法和修正最小和译码算法进行了性能比较。仿真结果显示,动态补偿最小和译码虽然算法迭代的收敛速度有所减慢,但具有比修正最小和算法更好的误码性能。     

基于车载信息的多普勒频偏校正

多普勒频偏是高速铁路环境下的宽带无线接入亟待解决的难点之一,以往的频偏校正方法将焦点集中于信号处理技术上,对于频偏校正性能的提升缓慢且有限。基于越来越准确的车载信息,提出了一种新的频偏校正方法。先利用高铁的车载信息,预先估算出频偏进行第一次补偿,再利用频偏估计相关算法估计和补偿残留频偏。仿真结果表明,方法复杂度低,补偿范围大,校正速度理想,能有效改善误码率。     

Noise-robust pitch detection method using wavelet transform with aliasing compensation

An improved wavelet-based method is developed for extracting pitch information from noisy speech. It uses a modified spatial correlation function which is originally applied to wavelet-based signal denoising to improve the performance of pitch detection in a noisy environment. The modified spatial correlation function needed in the proposed pitch detection method makes use of an aliasing compensation algorithm to eliminate the aliasing distortion that arises from the downsampling and upsampling operations of the wavelet transform. As a consequence, this allows one to further increase the accuracy of pitch detection. It is shown in various experimental results that this new method gives a considerable performance improvement when compared with other conventional and wavelet-based methods.