无人机集群作战应用卫星导航差分定位技术研究

针对无人机集群协同感知与信号级任务协同的相对定位需求，本文分析并建立了北斗载波相位差分定位的双差模型，重点研究了无人机集群应用中动基准条件下载波相位差分处理流程及龄期误差补偿方法。通过搭建动态试验平台，开展双动态跑车试验验证，试验结果表明， 载波相位差分定位精度达到厘米级，满足智能无人机集群信号级协同的相对定位需求。     

基于SINS/Doppler/地形匹配的无人机组合导航系统研究

为了提高军用无人机导航系统的自主性、可靠性和高精度,在分析了SINS、Doppler、数字地图的特点的基础上,充分利用SINS短时精度高、Doppler测速精度高、地形匹配位置精度高等优势,研究了基于SINS/Doppler/地形匹配的分布式容错组合导航系统。仿真实验表明,该组合导航系统能够实现高精度的自主定位定向,且具有一定的容错能力,具有重要的工程应用价值。     

基于北斗卫星导航系统的差分定位技术性能分析

针对目前高精度定位的应用需求,本文分析了卫星导航系统的差分定位技术,重点研究了差分技术原理,并在此基础上建立了伪距差分和载波相位差分的模型,搭建了动态跑车试验平台,在动态环境下对不同定位模式的定位精度进行了分析。试验结果表明,伪距差分定位精度优于 2m( 2σ ),载波相位差分定位精度优于 0.04m( 2σ),载波相位差分技术可满足高精度定位的需求,具有很大的工程应用价值。     

基于多接收机的卫星/惯性组合导航系统研究

针对单频单系统卫星/惯性组合导航系统精度不高的特点,提出一种基于多接收机的卫星/惯性组合导航系统,该方法利用多个接收机导航信息参与组合导航解算,补偿惯性导航系统误差,采用集中式和分散式两种方法处理多接收机和惯性导航系统信息融合问题.实验结果表明,多接收机配置相对于单接收机导航精度得到了明显的提高,分散式处理方法能够在保...     

基于卡尔曼滤波-神经网络预测的GNSS/INS误差反馈校正的研究

当GNSS信号失锁时,GNSS/INS组合导航系统的误差会随着时间而积聚从而失去导航的功能.通过理论分析和数学建模,本文提出了一种基于卡尔曼滤波-RBF神经网络预测INS误差并进行补偿,从而弥补GNSS失锁无法导航的缺陷.卡尔曼滤波器为神经网络的训练提供了数据预处理的作用.通过跑车实验和仿真,最后证实了方法的可行性,在平均位置误差为3米的情况下,能够持续30秒左右的精准预测.     

基于北斗导航的无人机系统设计

随着无人机技术的发展和成本的降低,无人机的应用越来越广泛, 被广泛应用于军事侦察、民用等领域。我国自主研发的北斗卫星导航系统(BeiDou Navigation Satellite System, BDS)全球组网完成,可为无人机提供精确的位置、速度、姿态等飞行状态信息。本文研究设计了基于北斗导航的低成本微型四旋翼无人机,给出了无人机系统的总体和软硬件详细设计。研究了无人机姿态控制算法,给出了四旋翼无人机的运动方程和传递函数,对PID控制算法进行了仿真。并研究了无人机定高、定点控制算法,给出了仿真结果。对四旋翼无人机进行了实际飞行测试,结果表明：设计的无人机系统能够较好的控制飞行姿态,同时具有低成本、体积小等特点。     

基于图优化的INS/GNSS深组合导航系统研究

为充分考虑历史信息对未来导航结果的影响,并充分利用更深层次的组合导航信息进行信息融合,提出了一种基于图优化的INS/GNSS深组合导航方法.通过将量测信息和状态传播作为约束信息,在时间域上构建优化代价函数,利用列文伯格-马夸尔特法求解状态的最优估计.通过INS/GPS深组合导航系统仿真实验对该方法进行了评估和分析,仿真...     

一种基于边缘计算的分布式高精度定位方法

在5G+新基建和北斗卫星服务的互联网时代,高精度定位融入诸多应用场景服务千行百业.载波相位差分技术(RTK)提供了高精度定位服务的实现方法,然而,传统的解决方案存在时延大、资源利用率不高、高精度定位平台播发压力大等通用问题,这些问题,与当前的平台架构设置有一定的关系,基于此,文章将边缘计算和分布式RTK设计思想引入到高...     

基于滑动窗口抗差自适应滤波的SINS/DVL组合导航算法

捷联惯性导航系统（SINS）/多普勒测速仪（DVL）组合导航时,需要考虑多普勒速度信息中出现的野值和噪声特性变化对导航精度的影响。针对上述问题,提出基于滑动窗口抗差自适应滤波的SINS/DVL 组合导航算法。首先建立状态变换漂移误差角系统误差模型,在速度误差方程中用重力常值项代替比力项,减少比力项引起的速度误差,提高模型的准确性。然后利用新息序列判别野值,若异常则采用滑动窗口数据修正错误新息,并使用带遗忘因子的自适应滤波在线估计量测噪声。实验结果证明,新的系统误差模型和滑动窗口抗差自适应滤波能有效减缓位置误差的累积。2 h 的SINS/DVL 组合导航中误差航程比优于1.05%,相比于传统卡尔曼滤波性能提升39.66%。     

基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准技术

针对摇摆基座的粗对准问题,提出了一种精度更优的粗对准方法。根据三维坐标矢量与旋转四元数间的内在关系,基于Wahba问题的求解原理,将双观测矢量的最优姿态阵求取问题归结为一个典型三角函数最大值的求解问题。阐述了Wahba问题的求解原理,分析了Wahba问题与最优四元数估计法的关系,剖析了最优四元数估计算法的复共线性,设计了基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准方案,并与传统TRIAD算法和最优TRIAD算法进行了应用比较。蒙特卡洛500个样本的仿真结果表明,采用基于最优四元数估计的粗对准法的方位姿态估计精度远优于TRIAD算法和最优TRIAD算法,能使方位失准角的变化幅值控制在角分级,在此基础上能更好实现摇摆基座下惯导系统精对准。     

火箭弹MEMS陀螺捷联惯导系统

火箭弹正朝着远程化、精确制导化方向发展,制导装置是其中的核心.该文采用微机电系统(MEMS)陀螺、石英挠性加速度计、高动态GPS接收机、高速导航计算机等硬件及捷联惯性导航和卡尔曼滤波算法,研制了小型捷联惯性/GPS组合导航系统.该组合导航系统具有体积小,精度高,成本低等特点,试验表明该惯导系统可以满足增程火箭弹制导要求.     

定位用SINS/GPS组合算法仿真及分析

从SINS／GPS（Strapdown Inertial Navigation System／Global Position System）组合系统算法设计的总体方案入手，给出了低动态载体定位或高动态载体短时定位用的一种捷联解算算法，推导了SINS／GPS组合算法采用的惯性测量误差方程，结合某载体运动参数，对几种情况下的SINS／GPS组合定位误差进行了仿真，并对仿真结果进行了比较，为工程应用奠定了基础。     

一种提高捷联惯导系统静态初始对准精度的方法

针对目前提高捷联惯导系统自对准精度难度大这一情况,在建立SINS静基座初始对准的误差方程的基础上,通过对影响对准精度的误差因素进行分析,提出了一种在载体内部安装高精度自主寻北装置的方法,该方法可有效地提高初始对准精度。     

激光捷联惯导多矢量定姿法晃动基座粗对准

针对激光捷联惯导晃动基座下受载体运动干扰难以实现粗对准这一问题,提出了一种惯性系下基于多矢量定姿的粗对准方法。首先分析了基于双矢量定姿的惯性系粗对准算法的原理和不足,在此基础上推导了基于多矢量定姿的粗对准模型,并对新方法进行了仿真验证。结果表明,与传统双矢量定姿惯性系对准方法相比,采用多矢量定姿能更充分利用观测信息,有效抑制干扰运动对对准精度的影响,建立更准确的捷联矩阵,同时使对准结果具有更好的稳定性。     

基于北斗定位系统的双模模块测试方法研究

为了更加客观地考察国内北斗定位模块/产品的实际道路定位能力,以及比较多款定位模块之间的定位能力,研究了BD2 B1模块在实际道路中定位能力的测试方法和测试模型,为国内各大北斗定位模块/产品厂商提供了一种客观的实际道路定位测试方法和测试指标;同时可以更好地改进定位算法。     

基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统设计

针对无人机着舰关键技术仿真验证的迫切需求,设计并实现了基于Creator/Vega Prime的无人机着舰仿真验证系统。首先分析了系统应当具备的功能和结构组成,以此进行了实现方案流程设计。然后讨论了如何利用Creator/Vega Prime技术设计三维着舰场景,进而重点研究了飞行数字仿真和图像导航两项关键技术的仿真验证方法。最终基于智能可控飞行器的硬件平台实现了所提出的着舰仿真验证系统。实践证明,该系统具备多样化任务模拟、操纵手训练和关键技术验证三项功能。     

基于GPS／INS与天线阵列的导航系统抗干扰设计与分析

详细分析了GPS/INS紧耦合模型的结构和数学模型,给出了相应的EKF算法。分析了单级MVDR(Minimun Variance Distortionless Response)波束形成技术的缺陷,建立了多级MVDR波束形成技术的设计模型。在此基础上,给出了基于GPS/INS与天线阵列相结合的导航系统抗干扰设计模型。最后对该系统的输出载波噪声比和位置误差进行了仿真分析,结果表明,单级波束形成技术由于受到自由度的限制,在多干扰存在情况下产生较大的距离误差,而多级波束形成技术可以有效抑制多干扰信号存在的影响,保证导航系统的可靠工作。     

INS/GPS组合导航下机载PD雷达DPCA性能分析

惯导测速误差随着时间逐渐积累,积累误差会导致载机运动补偿失效,从而使得DPCA检测性能下降。针对这一问题,提出采用INS/GPS组合导航系统对载机速度进行测量,能大大提高载机测速精度,有利于DPCA检测低速动目标。在建立雷达回波信号模型和INS/GPS组合导航系统模型的基础上,结合机载PD雷达背景,仿真分析了惯导系统、INS/GPS组合导航系统各自的测速精度以及不同测速精度下的DPCA检测性能。仿真结果表明:采用惯导测速时,测量精度较低,DPCA在此精度下不能检测低速动目标;采用INS/GPS组合导航测速时,测量精度较高,DPCA在此精度下能够检测出低速动目标。     

基于Zynq7020的组合导航处理平台软硬件系统的设计与实现

提出一种基于Zynq处理平台的组合导航系统设计及实现方案,Zynq7020作为新近发展的可扩展处理平台,集成了大规模可编程逻辑器件(FPGA)、低功耗高性能先进ARM处理器,两者通过内部总线互联与通信,满足高集成度、高性能数据处理的应用需求.基于Zynq处理器设计并实现组合导航处理平台,替代原有的FPGA+DSP+ARM导航解算模式,单芯片完成IMU信号采集,信号处理和导航解算等功能,降低整机设计的复杂度和成本.