基于共轭梯度的MARG传感器姿态解算方法

针对基于惯性测量单元(IMU)的姿态解算算法噪声大、精度低且无法准确解算偏航方向上姿态角变化的问题,提出一种基于共轭梯度算法的MARG传感器系统姿态解算方法。使用加速度计和磁强计测量姿态误差,通过共轭梯度算法对陀螺仪姿态四元数进行补偿和修正,对数据加权融合求解得到飞行器姿态四元数。利用三轴转台对算法稳定性和准确性进行验证,结果表明,该算法能够有效抑制测量噪声,提高姿态角解算的精度。     

基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法

在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析.仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5”,水平误差解算精度优于0.15".该方法解决了动态条件下惯导姿态误差实时标定的技术难题,对提高惯导姿态测量精度和测量船外...     

一种图像校正的偏振光罗盘系统的研究

导航传感器在探险、应急、精确制导武器、船舶、航空器导航和定位系统中起着关键作用。针对偏振光罗盘在倾斜状态下误差较大的问题,提出了一种利用加速度计和陀螺仪对偏振光罗盘进行图像校正的方法,设计了一种基于陀螺仪校正的偏振光罗盘系统。首先利用加速度计和陀螺仪计算得到载体姿态角,对偏振光图像数据进行图像校正,采用Stokes矢量法解算大气偏振模式分布,进而提取导航特征点,最后对特征点进行拟合解算出航向角信息。并且进行了静态和动态测试实验,实验结果表明,该算法能够有效的对偏振光罗盘姿态变化引起的误差进行补偿,可以将偏振光罗盘的航向角测量误差控制在1.86°之内,平均误差为0.09°。     

改进梯度下降法在地下管道惯性定位姿态解算中的应用

针对地下管道惯性定位姿态解算传统算法存在效率较低、最优参数难以确定等问题,文章提出了一种自适应调节参数的梯度下降法。该方法将加速度计、陀螺仪和磁力计的数据进行融合,并自动调节梯度下降参数,实现了四元数姿态信息的更新。试验结果表明,该方法解算横滚角和俯仰角的精度与传统梯度下降法一致,航向角的精度有11.2%的改善,计算效率相对于扩展卡尔曼滤波方法有50%的提升。     

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。     

四旋翼飞行器姿态解算算法试验研究

四旋翼飞行器姿态信息的准确性直接影响飞行器的飞行控制效果。介绍了四旋翼飞行器姿态解算常用的梯度下降与互补滤波融合算法和自适应互补滤波算法的原理,并基于自主研发的IMU系统对两种算法的静态与动态解算效果进行了实际测量和对比分析。实验结果表明,自适应互补滤波算法在两种情况下的滤波效果均优于梯度下降与互补滤波融合算法。     

基于单个IMU的光电升降桅杆姿态测量方法

为解决光电桅杆在升降过程中的姿态解算问题,提出了一种全新的光电桅杆工作姿态测量方法。采用1个IMU实时测量光电桅杆升降过程中顶端工作部的点姿态(俯仰角,滚转角γ和方位角ψ),利用桅杆工作部起始点姿态与升降过程中工作点部姿态间的转换矩阵,实时解算出光电桅杆的工作姿态(扭曲角θ,倾斜角α,和偏向角β)。理论上推导了姿态解算方程,构建了光电升降桅杆动态姿态解算模型。利用姿态传感器MPU6050搭建了姿态测量系统,验证了桅杆姿态解算模型。实验结果表明:在 |θ,γ,ψ| < 90°时,此方法可以准确的测量出光电桅杆的工作姿态。     

基于L BFGS的自适应模糊互补滤波

针对惯性测量单元噪声大及常规姿态解算算法精度不高的问题,提出了一种基于拟牛顿法（L-BFGS）的自适应模糊互补滤波（AFCF）算法。该方法利用L-BFGS对加速度计、磁力计进行寻优估计,并通过监测系统的运动等级、加速度计、磁力计的误差,运用模糊逻辑理论调控加权因子及增益权重,动态地调整互补滤波参数,实现姿态误差的动态补偿,优化姿态解算结果。经实验验证,系统静态误差在0.4°内;动态误差在1.3°内,且该系统能减少噪声的干扰及陀螺仪的漂移。     

基于动态目标结构特征的姿态实时定位方法

针对动态目标的三维姿态不断变化，研究了在单站跟踪模式下，如何利用光测手段快速准确地对飞行目标的姿态进行实时定位的问题。在对目标结构有一定先验知识的前提下，提出了一种基于动态目标结构特征的姿态实时定位方法。方法在跟踪闭环的基础上，对光电摄像机实时采集的目标图像进行二维特征提取，并将此二维特征与目标自身的三维结构特征相对应，通过解算对应的数学关系模型，实现对动态目标姿态的实时定位。通过3 dmax建立场景，模拟飞机的动态飞行过程，开展了仿真实验。方法对动态飞机目标姿态定位准确，且每帧定位所需时间不大于0.02 s，处理频率达到50 Hz，满足了实时性需求。结果表明，该方法对动态目标的姿态实时定位上具有一定的有效性。     

一种基于STK的地平仪数值仿真方法

介绍了红外 地平仪探头的布局和姿态解算公式,然后提出了一种利用卫星工具包软件(Satellite Tool Kit, STK)建立地平仪仿真模型的方法。利用 该模型对地平仪进行了动态仿真并获取了探测图像。最后,利用获取图像解算出了卫星姿态并给出 了不同工况下的仿真结果。该方法可以在项目开发早期帮助确定地平仪方案,以避免不必要的 重复工作。     

基于DSP的GPS双天线实时姿态测量系统实现

实现了基于DSP的GPS双天线实时姿态测量系统，采用Kalman滤波估计载体的位置，速度和初始模糊值搜索距离，然后采用FASF和LAMBDA解算整周模糊度和直接法计算载体的姿态。给出了基于DSP的硬件实现，相对于传统的模糊度解算方法，所采用的整周模糊度解算方法具有效率更高，更便于实时和动态应用的特点，实现了与多天线GPS姿态测量系统相当的精度。对GPS姿态测量技术的工程应用和理论研究具有一定的参考价值。     

基于雷达图像特征的空间目标载荷指向估计方法

载荷指向信息是空间目标在轨工作状态感知的重要依据，文中提出了一种基于逆合成孔径雷达（inverse synthetic aperture radar，ISAR）图像中的轴向特征匹配与重建的空间目标载荷指向估计方法，可以反演出空间目标天线载荷的具体指向及观测区域.该方法首先利用Randon变换和极值点检测等从ISAR图像中提取出天线载荷的两个轴线方向，然后再将该轴向特征与仿真特征模板库进行匹配，实现天线载荷轴向姿态角的粗略估计，同时利用三维矢量到二维平面的几何转换关系，建立载荷轴向在轨道坐标系与ISAR成像坐标系之间的姿态解算公式，根据姿态角粗略估计结果及三维重建矩阵实现载荷轴向及指向姿态的优化求解.基于动态仿真数据验证了该方法的有效性.     

GPS姿态测量中的整周模糊度的实时解算方法

GPS 实时姿态测量的核心问题是整周模糊度解算。本文提出了一种适合实时姿态测量的模糊度解算方法,它利用单差平滑伪距进行解算,与传统的模糊度解算方法相比具有许多优点。该方法的有效性和实用性通过仿真实验进行了验证。     

基于自适应无迹卡尔曼滤波的四旋翼无人机姿态解算

无人机在航姿模式下飞行时,姿态角误差波动较大,根据磁力计、加速度计和陀螺仪的互补性特点,提出一种自适应无迹卡尔曼滤波(AUKF)算法对MEMS传感器数据进行优化求解：以姿态四元数和陀螺漂移为状态量,加速度计和磁力计测量值为观测量,采用梯度下降法优化无迹卡尔曼滤波的关键参数,即过程噪声协方差,以提高四旋翼无人机姿态解算精度。对实际飞行数据的分析表明：分别与常规卡尔曼滤波和传统无迹卡尔曼滤波算法相比,该方法精度最高,可确保小型无人机在各种情况下飞行的稳定性。     

基于间隔子样旋转矢量的SINS圆锥误差补偿

针对激光陀螺捷联惯导系统的圆锥误差补偿问题,研究了区别于传统多子样算法的姿态解算方法,并提出一种基于间隔子样的等效旋转矢量捷联惯导系统(SINS)圆锥误差补偿方法。该方法通过陀螺仪输出数据中临近姿态解算周期角增量的相关性分析,选取最接近于无限小转动区间的数据,进而优化等效旋转矢量的修正。激光陀螺仪实测数据姿态解算结果表明,相比于一般多子样算法,新方法在补偿精度及算法收敛性等方面均有一定优势。     

基于梯度下降法的四旋翼无人机姿态估计系统

为解决四旋翼无人机在飞行时实时姿态测量的问题,提高姿态估计精度,设计了一种基于STM32的梯度下降姿态估计系统。该系统以STM32F427微处理器为主控制器,MPU6000和LSM303D作为姿态传感器,实现了对姿态传感器数据采集以及姿态解算。系统对加速度计、磁罗盘进行预处理,利用梯度下降滤波的方法估计误差四元数,从而修正陀螺仪积分误差,实现了姿态角的精确估计。最后,通过搭建的飞行实验平台,与Pixhawk飞控进行姿态角比较分析,实验结果表明:采用梯度下降法的姿态估计系统能够稳定有效地估计无人机的姿态,满足四旋翼无人机的飞行要求。     

基于混合遗传算法的多目标问题规划

遗传算法在问题优化中的应用已有了许多研究，但对于大型多目标规划问题而言，由于其问题特性和计算量大而限制了遗传算法的应用。为探索新的问题求解方法，提出了一种基于遗传算法和梯度算法的问题优化混合算法。用梯度法每次迭代得到的结果来改进遗传算法的群体，而用遗传算法的最优个体与梯度算法的迭代解相比较，选择其中的最优点作为梯度法下一步迭代的初始点。通过保持迭代过程的最优解，加快了搜索速度，并保证收敛于全局最优解。算例表明该方法兼具遗传算法的全局搜索能力和梯度算法的局部搜索的特点，且具有良好的工程适应性。     

基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法

针对动态条件下船载雷达误差修正参数标定困难的问题,提出了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算方法,该方法以安装于船载雷达天线的星敏感器测角数据为比对基准。总结了船载雷达标定方法的现状,介绍了基于星敏感器的船载雷达误差修正参数解算原理,推导了船载雷达误差计算公式和误差修正参数解算模型。通过计算雷达相对星敏感器的角度残差,采用最小二乘算法实现了误差修正参数的解算。最后,通过静态与动态试验对该方法进行了验证。试验结果表明,静态条件下,该方法与传统坞内标定结果相比一致性优于15″,动态条件下的一致性优于25″,说明该方法技术上是可行的。     

GPS姿态解算中基于RINEX格式的数据处理

首行介绍了全球定位系统RINEX交换格式的发展与构成，然后讨论与分析了基于RINEX格式的两种主要的观测数据文件和导航信息文件的内容与特征，基于一个GPS姿态测量试验，实现了姿态解算中参考卫星的选取和载波相位双差的解算，为进一步的姿态解算建立了基础，处理结果表明了RINEX格式在GPS数据处理中的方便与高效性。     

一种新的GPS快速整周模糊度解算算法

本文实现了一种新的GPS快速整周模糊度解算算法,首先采用Kalman滤波估计初始浮点模糊值,然后采用FASF（快速模糊度搜索滤波器）和Z变换联合的方法解算整周模糊度,并给出了计算机实验结果。相对于传统的模糊度解算算法,本文采用的整周模糊度解算方法具有效率更高、更便于实时和动态应用的特点,本文的研究可作为GPS实时高动态定位和GPS实时姿态测量的工程应用的参考。