基于RAEKF 和DGPS 的航母姿态测量方法

针对现有基于差分GPS(differential global position system,DGPS)的定姿算法无法解决GPS信号受干扰时无解的问题,且容易受GPS数据中粗大误差的影响,提出一种基于自适应抗差卡尔曼滤波(robust adaptive extended Kalman filter,RAEKF)和DGPS的航母姿态测量方法。研究载波相位差分GPS的测姿原理,详细分析现有定姿算法的原理并分别指出他们存在的缺陷,提出不受 GPS数据缺失和粗大误差影响的 RAEKF算法。结果表明：该算法能充分利用航母的运动信息,提高GPS定姿的精度和可靠性。     

基于自适应阵抗干扰结构的双星定姿算法

文中就全球定位系统(GPS)姿态确定系统中抗干扰问题,提出基于自适应阵抗干扰结构的双星定姿算法。首先提出抗干扰定姿接收机结构,采用去耦最大似然法(DEML)方法估计出卫星信号在载体坐标系中的到达角(DOA),然后利用直接法求解出载体姿态。仿真分析了不同方位、不同更新速率和不同强度下干扰源对总姿态误差的影响,结果表明该算法在强干扰环境下具备较高的定姿精度和鲁棒性。     

基于改进无迹卡尔曼滤波的弹道射程修正算法研究

以全球定位系统（GPS）作为弹载测量系统的弹道射程修正弹,存在GPS动态数据易受测量噪声与系统噪声污染或在高过载环境中发生定位丢失、数据异常等问题。为了降低弹道数据测量误差,并减小对射程修正时刻预测的误差,提出了基于牛顿插值法的改进无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,以重新估计具有粗大误差的测量数据,从而降低异常测量值和定位失锁情况对滤波效果的影响,提高UKF算法对测量数据误差的敏感程度。仿真与试验结果表明：改进的UKF算法作为预处理过程融合至射程修正算法中,当系统离散化步长与GPS数据更新周期相等时,可最大化地预处理算法效果;改进后的修正算法可有效地降低GPS数据造成的修正误差;预处理算法中数据样本容量的选择与修正时刻以及GPS更新周期相关,不受算法效果约束。     

基于卡尔曼滤波的交互式多模型GPS定位方法研究

针对GPS定位中,由于模型单一而不能适应环境影响或机动过程变化的问题,提出将交互式多模型算法引入到定位方法中。文中详细阐述了基于卡尔曼(Kalman)滤波的交互式多模型(IMMKF)算法原理及其在GPS定位中的应用。根据静态单点定位实测数据的试验分析,验证了变噪声模型的IMMKF能很好地适应环境噪声的变化;进一步通过动...     

基于导航恒星几何分布的天文导航定姿系统误差建模及误差特性研究

导航恒星作为天文导航系统定姿的基础信息源,其空间分布对天文导航系统定姿性能存在较大影响。为有效分析天文定姿误差特性,基于天文定姿观测基本原理,采用多矢量天文定姿方法,推导建立了天文定姿误差模型,基于该模型分析了影响天文定姿性能的关键因素,并给出用于评价定姿性能优劣的误差权系数定义。以多矢量定姿中的三星观测定姿为例,采用仿真验证了所建立的基于恒星几何分布的天文定姿误差模型的正确性,该误差模型能够有效反映天文定姿的误差特性规律,为分析天文定姿性能提供了理论依据。     

基于惯性/星敏感器的高精度定姿方法研究

研究了利用惯性导航系统与星敏感器进行组合定姿的方法。首先,分析惯导系统和星敏感器的误差源,选取惯导系统误差作为组合系统的状态,获得系统状态方程。然后,利用惯导系统输出的飞行器位置、速度和姿态等信息来构造恒星矢量等效观测值,将其与星敏感器实际观测到的恒星矢量相减作为量测,构造出量测方程。最后,利用卡尔曼滤波技术,设计惯性/星敏感器组合定姿算法。仿真结果表明,基于惯性/星敏感器的组合定姿方法达到了6角秒的定姿精度,非常适用于空间飞行器的高精度定姿。     

信息融合在捷联航姿系统中的应用

在捷联式航姿系统的软件算法设计过程中,为了减小航姿解算过程中因陀螺漂移等因素造成的随时间推移而积累的姿态误差,采用了基于磁罗盘、加速度计和速率陀螺三种传感器的信息融合技术,从而实现了对姿态积累误差的不定时修正.对基于该融合算法的捷联航姿系统进行了多次静态试验和跑车试验,并以国外某型高精度光纤/GPS组合系统为基准进行了精度考核,试验结果表明设计的航姿系统动态姿态精度为±1.0°,从而验证了融合算法的有效性.     

差分GPS定位方法与应用研究

对GPS误差来源及实现差分GPS(DGPS)的方法进行了论述,并对不同的差分方法进行了比较。从误差估算的数字对比中可以看出,差分GPS处理技术能够有效提高GPS的定位精度,因而对其进行深入研究是非常必要的。最后介绍了差分GPS在车辆导航中的应用。     

双IMU/DGPS组合相对测姿系统同步方法研究

双IMU/DGPS组合相对测姿系统应用于动态载体上两点之间的相对姿态测量,该系统使用DGPS的速度和位置信息分别与主惯导系统和从惯导系统的导航信息进行组合,并解算两惯导系统的相对姿态.针对组合测姿系统对于同步的要求,提出了以惯导系统内石英晶体振荡器作为时间基准的数据同步方法,并进行了半实物仿真试验.试验结果表明,该同步方法可使双惯导系统间的数据同步误差从10ms减至100ns以下.同步精度满足要求,并具有很高的可靠性.     

用于精确打击的一种DoD优化的全球DGPS

低成本、全天候、且不需要昂贵的基于导引头制导的精确打击武器投放,对美国国防部(DoD)来说是感兴趣的.本文给出了基于军用型差分全球定位系统(DGPS)的概念,它提供潜在的亚米级、基于GPS的导航精度.这种DGPS概念的主要特征能使基准接收机/用户的间隔超过1000nmi(海里),且修正延迟为30min或更多.这项技术能使GPS系统实现亚米级的精密定位服务(PPS)精度.本文给出了一种长基线(2000nmi)DGPS实验的概念及可行性演示结果.同时,也给出了用于广域美国大陆DGPS网络的应用情况,包括四个授权的GPS基准接收机地点以及网络修正精度测量.联合直接攻击弹药(JDAM)项目对这种概念的研发和演示提供了机会。实际上，这项技术能用于任何一种 授权的GPS接收机.     

舰基测量雷达修正方法研究

针对海上靶场舰载测量雷达实时姿态测量困难,雷达天线中心点实时坐标难以精确测量的问题,综合考虑靶场现有的试验保障能力、装备布设及参试情况,提出了一种基于多GPS天线的载体姿态实时测量和测量点位实时修正与雷达零位误差动态修正相结合的雷达测量信息修正方法。给出了详细的雷达测量信息修正方法、修正模型及修正流程,并对修正误差进行了分析。实际应用及测试结果表明,提出的方法能够以较低的成本实现高精度的雷达天线中心坐标实时测量及雷达测量信息姿态修正,有效解决了舰载测量雷达实时姿态测量和部位修正问题。     

基于模糊自适应互补滤波的姿态解算算法

在互补滤波姿态解算算法中,如果将滤波器参数设置为固定值,加速度计测量值包含振动噪声和运动加速度会影响姿态解算效果;针对此问题,首先根据加速度计测量值的模值对姿态解算算法进行改进,然后根据加速度计测量值求取的误差能反应载体运动状态这一特性,提出了一种模糊自适应互补滤波姿态解算算法;仿真试验表明:     

利用GPS确定低轨道小卫星姿态

为了实现GPS高精度确定氏轨卫星姿态，提出了用广义卡尔曼滤波作为定姿算法，建立了7维卫星姿态运动与12维GPS载波相位观测方程的离散线性化方程，比较分析了普通广义卡尔曼滤波（EKF）与迭代广义卡尔曼滤波（IEKF）算法对星载计算机的运算，存贮要求，对两种算法作了仿真计算表明，该算法可以达到较高的精度，便于星载计算机实现。     

基于天空光偏振模式的导航姿态最优化解算方法

针对传统导航系统自主性差、抗电磁干扰能力弱的问题,本文提出一种基于天空光偏振模式的仿生导航方案。利用自主研发的偏振光传感器实现导航定向功能,并结合惯性测量单元设计了一种导航姿态最优化解算方法。现有的姿态最优化求解策略一般是采用步长固定的搜索算法,但是其直接影响了运动状态下姿态估计的准确性,为此本文采取动态步长搜索机制。实验结果表明:本文提出的算法能有效抑制陀螺仪漂移误差,而且对高频噪声干扰有明显滤除效果,表现出良好的静态性能;同时,本文提出的方法较常规算法具有更高的动态精度,进一步提高了偏振光导航系统的稳定性与可靠性,为无人机飞行控制提供更准确的参数信息。     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

石英振梁加速度计的小波神经网络温度补偿研究

捷联惯导系统中使用的石英振梁加速度计随温度输出漂移比较显著,通过理论分析和试验研究了其静态定点温度特性,提出了在处理受温度影响的加速度计数据时建立基于梯度下降学习算法的小波神经网络模型,并对其进行补偿。通过惯导系统初始对准实验结果表明,该方法与传统的最小二乘法相比,小波神经网络的非线性逼近能力更强,曲线拟合精度更高,能有效补偿加速度计的温度漂移,降低惯导系统初始对准后的姿态解算误差。