组合导航系统在四旋翼无人机上的实现

针对无人飞行器行业的快速发展和导航系统对飞行器的重要性,提出了组合导航系统的融合方案。介绍了捷联惯导系统的原理、姿态算法。通过对惯性传感器进行误差标定和补偿,利用扩展卡尔曼滤波器建立了INS/GPS组合导航系统。仿真实验表明,组合导航系统的工作性能要优于纯惯性导航系统,能够为飞行器提供较高的导航精度。最后,将这种组合导航系统在四旋翼无人飞行器上进行了实现。     

基于预测误差法小型无人直升机系统辨识

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行数学建模.本文重点分析了Raptor90小型无人直升机悬停时横、纵向通道的输入输出关系,通过严格推导得到横、纵向通道通的参数化模型.通过试验采集得到输入输出数据,利用基于预测误差法的输出误差模型进行系统辨识.模型预测数据与实际飞行实验室数据的比较表明,所建模型很好的反映了小型无人直升机在悬停状态下的动力学特性,可在该状态下基于此模型进行飞行控制器的设计.     

一种新的导航系统仿真轨迹设计方法

飞行轨迹动态参数是验证捷联惯导系统、组合导航系统等算法有效性的重要依据。利用飞行控制原理设计了一种通用的飞机飞行仿真轨迹,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了飞行轨迹仿真软件。该仿真软件产生的数据有效地测试了某型导航系统导航参数的误差精度,验证了捷联惯导算法的正确性。     

捷联惯导系统测试中仿真轨迹的设计与分析

由于很难获得全面真实的导航飞行轨迹数据,而各类导航系统性能测试又必须要有飞行轨迹数据和惯性器件的输出参数.针对捷联惯性导航系统进行测试的飞机仿真飞行轨迹的设计方法.方法将飞行轨迹分解成若干任务段,根据实际需要,通过自由组合这些任务段,得到一条完整的飞行轨迹.据此设计了一条仿真轨迹并对该轨迹进行了性能分析,结果表明设计方法不仅能够较好的模拟飞机的实际飞行状态,更能有效的检验捷联惯性导航算法的精确性和可靠性,应用效果令人满意.     

无人飞行器的北斗卫星组合导航算法研究

北斗卫星导航系统是中国自行研制的全球卫星定位与通信系统,为促进北斗卫星系统在导航方面的运用,降低我国导航方面对GPS的依靠,从而进一步降低成本,提高无人飞行器的导航精度,本文对捷联式惯性导航系统（INS）和北斗定位导航系统的组合导航算法进行了研究,通过惯性导航系统的原理和导航解算的过程,选择惯导系统和北斗系统的速度、位置差值作为观测量,建立组合导航系统的状态方程和观测方程,利用无迹卡尔曼滤波得到惯导系统状态量和惯性敏感器的误差,对惯导系统进行误差补偿,从而实现无人飞行器的高精度导航控制.并使用Matlab进行仿真,得出高精度的模拟输出轨迹.     

基于TMS320F28335的小型无人旋翼机数据采集系统

大气数据的采集对于小型无人旋翼机飞行的控制具有关键性的作用,针对小型无人旋翼机的飞行控制需求,利用数字式MEMS传感器和TMS320F28335芯片设计了一种装载于小型无人旋翼机上双采集装置的大气数据采集系统.通过传感器采集数据,实时解算出控制无人旋翼机飞行所需要的空速等数值,同时采用线性插值等算法来提高计算性能.该系统体积小,功耗低,抗干扰能力强等优点,能够满足小型无人旋翼机的需求,为小型无人旋翼机数据采集系统在实际中的应用做了一定的理论工作.     

MEMS SINS-GPS组合导航系统设计

为实现满足中低精度要求的低成本导航系统,选用MEMS惯性传感器研制了捷联式惯性导航系统(SINS);针对MEMS惯性传感器噪声较大和惯性导航系统误差随时间迅速累积的问题,利用小波对MEMS陀螺信号进行了降噪处理,并采用SINS-GPS卡尔曼滤波组合导航系统以消除惯导系统的误差累积,输出较高精度的速度、位置信息.对SINS和组合导航系统进行了仿真实验,实验结果表明所建系统的长时间导航性能有一定改善.     

小型无人直升机的数学建模与仿真

小型无人直升机是一个复杂的非线性系统.为了真正实现小型无人直升机的自主飞行,须对其进行精确的数学建模.本文以Raptor90小型无人直升机为研究平台,综合考虑了直升机在不同飞行模态下的飞行特性,利用基于叶素理论的积分算法,对直升机进行非线性建模,并对所建模型进行数值仿真.仿真结果表明,所建模型能够较好的反应直升机的动态响应特性,所建模型具有较高精度,可基于此模型进行飞行控制器的设计.     

基于最小二乘与自适应免疫遗传算法的小型无人直升机系统辨识

针对小型无人直升机不稳定、强耦合、非线性的特点,建立了小型无人直升机悬停状态下飞行动力学模型.设计了一种基于最小二乘与自适应免疫遗传算法(LS-AIGA)的辨识算法,根据辨识实验的需要研制了机载微小型导航、制导与控制系统(MGNC).利用飞行实验数据,根据本文的辨识算法,对所建立模型中未知参数进行了辨识.最后对得到的模型进行了验证与分析,结果表明模型辨识数据与真实飞行实验数据匹配较好,所建立模型能够反映小型无人直升机动力学特性.     

基于联邦滤波的偏振光/SINS/BDS/地磁组合导航算法

针对高稳定目标导航参数获取对多传感器融合算法的需求,提出一种偏振光/捷联惯性导航系统(SINS)/北斗卫星导航系统(BDS)/地磁组合导航方法.分析了各类传感器的导航性能,采用联邦卡尔曼滤波器两级结构,利用子滤波器进行局部估计,主滤波器进行多传感器数据融合,研究了基于联邦卡尔曼滤波方法的多传感器数据融合导航算法.进行了...     

组合导航系统模拟器中的卡尔曼滤波设计

组合导航系统模拟器是飞行训练模拟系统的关键部件,在分别设计了惯性导航系统模拟器以及卫星导航模拟器的基础上,为了提高模拟器的真实性,针对如何实现两个系统最优组合,为其它系统提供准确可靠的导航数据的问题,参照现代飞机组合导航系统的组成结构及工作原理,设计了组合导航卡尔曼滤波器,建立了松组合和紧组合两种组合导航方式的方程和量测方程,并与纯惯性导航系统的结果进行对比分析,证明了所设计的组合导航系统卡尔曼滤波器的有效性.     

Nonlinear observer design for GNSS-aided inertial navigation systems with time-delayed GNSS measurements

Global navigation satellite system (GNSS) receivers suffer from an internal time-delay of up to several hundred milliseconds leading to a degeneration of position accuracy in high-dynamic systems. With the increasing interest in GNSS navigation, handling of time-delays will be vital in high accuracy applications with high velocity and fast dynamics. This paper presents a nonlinear observer structure for estimating position, linear velocity, and attitude (PVA) as well as accelerometer and gyro biases, using inertial measurements and time-delayed GNSS measurements. The observer structure consists of four parts; (a) attitude and gyro bias estimation, (b) time-delayed translational motion observer estimating position and linear velocity, (c) input delays for inertial and magnetometer measurements, and (d) a faster than real-time simulator. The delayed PVA and gyro bias estimates are computed using a uniformly semiglobally exponentially stable (USGES) nonlinear observer. The high-rate inertial measurements are delayed and synchronized with the GNSS measurements in the state observer. The fast simulator integrates the inertial measurements from the delayed state estimate to provide a state estimate at current time. The sensor measurements are carefully synchronized and the estimation procedure for the GNSS receiver delay is discussed. Experimental data from a small aircraft are used to validate the results.     

弹道导弹惯性/双星/天文组合导航系统研究

弹道导弹飞行特点对其导航系统提出了较高的技术要求,因此提出一种惯性/双星/天文组合导航方案对弹道导弹实时估计和修正导航误差,提高导航精度,该组合导航方案以惯性导航系统与天文导航系统的姿态角差值、惯性导航系统与双星定位导航系统的位置差值作为观测量,建立弹道导弹导航系统的数学模型和观测方程,以无反馈模式联邦滤波器在线估计弹道导弹导航参数误差值.通过计算机仿真并分析仿真结果:和惯性导航系统相比较,这种组合导航系统可以提高弹道导弹导航精度,适合弹道导弹组合导航.     

GPS多功能车载自主动态导航系统的研究与设计

GPS多功能车载自主动态导航系统是近几年得到飞速发展的新型的车载导航系统，文章介绍了GPS多功能车载自主动态导航系统的基本概念，阐述了车载路径导航系统的分类，对车载导航系统的组成进行了研究，对车载导航系统的主要模块进行了分析，提出了一种以GSM和集群方式复用信道进行通信，以GPS和DR组合导航形式导航的新型车载导航系统。     

基于移动长基线的多AUV 协同导航

基于扩展卡尔曼滤波（EKF）理论研究了多AUV 协同导航定位的移动长基线算法．移动长基线多AUV 协同导航结构中,主AUV 内部装备高精度导航设备,从AUV 内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量 相对位置关系,利用移动长基线算法融合内部和外部传感器信息,实时获取从AUV 的位置信息．建立了协同导航 系统数学模型,设计了EKF 协同导航算法,在各种测试情况下通过仿真验证了所推导的分析结果,对EKF 和几何 解方程算法的导航效果进行了比较．研究结果表明,以主AUV 作为移动的长基线节点时,通过EKF 算法可以显著 提高群体的导航定位精度．     

Image-based homing navigation with landmark arrangement matching

Many insects and animals exploit their own navigation systems to navigate in space. Biologically-inspired methods have been introduced for landmark-based navigation algorithms of a mobile robot. The methods determine the movement direction based on a home snapshot image and another snapshot from the current position. In this paper, we suggest a new landmark-based matching method for robotic homing navigation that first computes the distance to each landmark based on ego-motion and estimates the landmark arrangement in the snapshot image. Then, landmark vectors are used to localize the robotic agent in the environment and to choose the appropriate direction to return home. As a result, this method has a higher success rate for returning home from an arbitrary position than do the conventional image-matching algorithms.     

一种车道导航的方法

本文发明了一种车道信息导航的方法。该方法首先从导航路线的引导信息中提取车道信息,然后根据目标引导点和关联引导点之间的位置关系,向用户推荐最合适的车道。     

基于ARM9处理器的GPS车载导航系统终端

针对传统的车载导航系统终端大多采用单片机为主控处理器,存在处理速度慢,功耗高等问题,提出了采用32位ARM9的嵌入式系统进行控制,研制了新一代的GPS车载导航系统终端。给出了详细的系统硬件电路图,介绍了导航地图的实现。该系统以较少的硬件资源,实现了较高的性能,使得系统具有处理速度快、功耗低、可靠性高等特点。     

海底地形辅助导航系统仿真技术研究

文章提出了一种适于水下应用的海底地形匹配方案。介绍了该系统的原理及匹配算法。建立了海底地形辅助导航系统仿真模型,并进行了计算机仿真,仿真结果表明,海底地形辅助导航系统可以有效地掏惯导系统的位置误差,提高导航精度 。