CCD星敏感器在天文导航系统中的应用

本文介绍了基于星图匹配技术的新一代大视场天文导航原理和CCD星敏感器的基本工作原理,并对导航的精度做出理论计算,可适用于空中飞行器、舰船、陆用战车等武器装备,是天文导航今后的发展方向。     

一种改进的地磁匹配算法研究

针对复杂电子环境中的飞行器,如何克服主惯导系统的误差发散现象,抑制其固有漂移,是实现高精度自主导航的关键。地磁导航以自主、全天候、无时间累积误差等特点成为新型自主导航手段,它的精度主要取决于地磁匹配算法的精度。在此提出一种改进的地磁匹配算法,首先采用快速方差法（MSD）进行预匹配;接着采用抗旋转的插值平移法,进行精匹配。结合粗匹配和精匹配,组成一种高效的地磁匹配算法。通过仿真研究表明,该算法具有精度高,抗小角度旋转,匹配速度快等优点。     

地磁匹配导航的精度分析

针对一种新的导航系统一地磁匹配导航的精度进行了研究。在介绍了地磁匹配导航的基本原理的基础上,给出了地磁匹配系统的形式化模型。分析了影响地磁匹配导航精度的决定因素,最后从硬件和软件2个方面给出了提高其定位精度的途径。     

运载器深空动力飞行INS/CNS/Doppler系统导航方法研究

提出了一种运载器深空动力飞行阶段的精确自主导航方法。以捷联惯性导航系统为主导航系统,并辅以天文导航、多普勒导航,利用信息融合技术,构成 SINS/CNS/Doppler 组合导航系统。以惯性导航的信息误差量作为系统状态量,建立系统数学模型,在天文观测信息的基础上,利用单程多普勒频移测量运载器与地面站的相对速度,采用联邦滤波算法将观测信息有效地融合在一起,完成运载器深空动力飞行阶段的导航任务。对提出的导航方法进行了数值仿真, 仿真结果表明,该方法的导航速度估计精度达到 0.04m/s,姿态估计精度达到 1 角秒以下,具有很高的导航精度。     

飞行器编队PSO多维地磁匹配算法

针对在地磁变化缓慢区域,一维地磁匹配导航匹配概率低、使用范围有限的情况,在飞行器组网飞行的背景下,提出了基于粒子群优化算法(PSO)的多维地磁匹配算法.在一维地磁匹配模型的基础上,搭建了主从式组网地磁匹配模型,利用多飞行器空间约束,将平均绝对值误差法则从一维计算拓展至高维匹配,使用匹配成功率、匹配定位误差和算法适应度3...     

现代卫星导航技术

从船只到飞机,从汽车到火车,现代交通工具的发展可谓日新月异,要想安全、快捷地到达目的地,准确、及时、便捷的导航工具是不可或缺的。导航的按原理一般分为天文导航、无线电导航、惯性导航、地磁导航等,随着空间技术的发展,人们找到了一种理想的导航工具,即利用地球卫星进行导航。卫星导航可以为陆地、海洋、空中和空间的目标提供导航定位服务,且不受气象条件和航行距离的限制,导航精度比较高,所以被广泛的运用于现代生产生活之中。本文就卫星导航技术的概念,种类和发展做出了阐述和总结,就全球定位系统(GPS)和北斗导航定位系统的原理及特点做出了分析,并对未来卫星导航技术的发展做出了展望。     

阵列天线抑制欺骗式导航干扰信号方法研究

针对欺骗式干扰影响飞行器卫星导航信号后引起的定位测姿错误问题,提出了一种适用于飞行器导航的基于阵列天线的欺骗式干扰检测和消除方法.使用接收阵列天线的载波相位双差测量值作为干扰检测依据,通过载波相位单差测量方程求出干扰信号的方向矢量,给出了提高干扰方向测量精度的方法,并使用其正交向量在干扰方向形成零陷,同时通过调整波束指向,在待测信号方向形成阵列增益,以达到抗干扰和增强导航信号的目的.使用这种方法可以对导航信号中的欺骗式干扰信号进行有效的识别和消除,适用于复杂环境下的飞行器导航.     

天文导航技术应用及发展研究

在介绍天文导航基本原理的基础上，深入分析了天文导航的优点及其在军事方面的应用，对天文导航技术发展趋势及发展中面临的问题进行了探讨，研究了天文／惯性／卫星组合导航系统的工作原理，阐明了天文导航在未来信息化战场的战略地位．     

地形特征对粒子滤波导航算法精度影响分析

地形导航是利用飞行器下方地形估计飞行器空间位置的导航方法。由于地形是强非线性模型,因此地形导航可以看作非线性状态估计问题,地形特征直接影响导航精度。在讨论粒子滤波导航算法基础上,重点研究了地形特征对后验概率密度和Cramer-Rao下界的影响,得出了地形梯度和相似度是影响粒子滤波导航算法精度的根本原因,为飞行区域选择、飞行路径规划提供了依据,具有较强的实用性。     

用于组合导航系统的三轴地磁导航传感器设计

文章针对仿生偏振光/地磁/惯导多源信息组合导航系统中的地磁导航需求,设计了一种三轴地磁导航传感器。介绍了应用背景、设计需求与实现方法,进行了系统的误差分析,并针对不同误差来源,进行了标定测量与补偿,实现了三轴姿态角的动态测量,为多信息源融合下的导航系统提供了一种获取地磁导航信息的有效手段。     

基于路标信息的绕飞小天体探测器自主光学导航方法研究

 小天体表面存在大量的弹坑地形特征,具有较高的可见性与可分辨性,本文对以这类地形为导航路标的小天体绕飞自主光学导航方法进行了研究.针对轨道动力学模型的不确知与强非线性问题,提出了一种利用高斯-马尔科夫过程和Unscented卡尔曼滤波的导航滤波算法,以提高轨道确定精度和保证算法的稳定性.考虑导航路标位置几何分布对轨道确定精度的影响,利用观测矩阵的奇异值、条件数对导航系统可观测度进行分析,给出了导航路标选取的基本准则.最后,通过数学仿真对自主导航系统性能进行分析,验证了自主导航方法的有效性.     

室内激光雷达导航系统设计

小型无人机和移动机器人技术迅速发展,对室内导航技术的要求越来越高,针对当前室内导航精度不高、导航设备比较复杂的问题,提出一种采用激光雷达定位和地磁传感器检测相结合的室内主动导航方法。该方法首先使用激光雷达扫描室内环境,用采集到的数据拟合出室内地图,根据目的地信息和室内的环境信息来规划行进的路线;然后在行进中使用激光雷达连续地扫描得到数据与地图数据进行比较,来确定所处的位置,同时使用地磁传感器取得行驶的方向,二者相结合判断是否在规划的路线上行驶,及时地对出现的偏差进行纠正;最后通过搜索RFID地标确定是否已经到达指定位置。仿真和实验的结果表明:所设计的室内激光雷达导航系统结构简单、可靠性高,能够较好地满足室内导航的要求。     

SINS/CNS/GNSS组合导航计算机系统研究

SINS/CNS/GNSS组合导航系统具有全自主、抗干扰能力强、高精度等优点,对导航计算机性能要求高。从组合导航系统对导航计算机的需求出发,本文基于DSP和FPGA设计了高精度、高可靠性、小型化、低成本、低功耗的导航计算机系统。本文首先给出了导航计算机的原理结构框图,并详细介绍了主要功能单元;其次介绍了程序设计的基本思路;最后根据GJB/Z299C-2006提供的数据和方法,计算了导航计算机的可靠性指标MTBF。实际应用结果表明,该导航计算机的处理速度、处理精度、可靠性、成本、体积、功耗等指标均达到组合导航系统要求。     

Provision of the required navigation characteristics of satellite radio navigation systems in unfavorable helio-geophysical conditions

A detailed review of domestic and foreign scientific publications, dedicated to the influence of geomagnetic disturbances and powerful bursts of the Sun’s radio radiation on the operation quality of satellite radio navigation systems (SRNS) and their functional additions, is performed. It is shown that existing methods of providing the required radio navigation characteristics during operation of the SRNS user’s device in the autonomous and differential modes do not fully satisfy modern requirements to SRNS in the conditions of influence of unfavorable helio-geophysical factors. A system of organization-technical measures targeted at provision of the required precision and continuity of the position determination of SRNS users under influence of geomagnetic disturbances and bursts of solar radio radiation is considered. For the practical realization of these measures an approximate structure of the complex system to provide the required characteristics of SRNS in unfavorable helio-geophysical conditions is suggested. This system may be considered as a necessary component of the perspective service of global monitoring and forecasting of the SRNS operation quality.     

基于星敏感器的天文/惯导组合导航仿真研究

本文通过仿真实验,研究了基于星敏感器的天文／惯导组合导航系统的导航性能和特点。首先分析了天文导航的基本原理,并给出了天文／惯导组合导航算法的理论模型。在此基础上,建立了天文导航和捷联惯性导航的仿真模型,实现了天文／惯导组合导航系统仿真。仿真结果表明：基于星敏感器的天文／惯导组合导航能够有效抑制惯导的长时漂移累积误差,有利于实现机载远程长航时的高精度导航。     

基于激光陀螺平台的船载姿态定位系统

为确保船载卫星接收机能够得到自身实时、准确的姿态信息,考虑到低成本的要求,采用微机电系统(MEMS)惯性器件设计接收机用姿态定位系统。利用船头部的高精度激光陀螺导航系统来组合尾部的MEMS惯导系统,对MEMS捷联惯导系统的误差进行了分析并建立组合导航系统的动态模型,利用Sage-Husa自适应滤波器对惯导系统的误差进行估计,对MEMS惯导系统的姿态解算结果予以修正,以解决MEMS惯导姿态精度低的问题,试验验证方案可行。     

A Big-data Inspired Precision Improvement Algorithm for Autonomous Navigation Based on Period Variable Stars

Periodic variable navigation can realize the integration of positioning, attitude determination, timing and other functions. As a novel autonomous navigation method, autonomous management and autonomous operation of spacecraft are the main direction of great significance to reduce the burden of ground measurement and control, to improve the viability of spacecraft, While, the precision of the navigation is very critical for the use of periodic variable navigation for the long range spacecraft. So, we propose a big-data inspired precision improvement algorithm in this paper. Period variable star phase time measurement is used as observation information, and accomplished by the orbital dynamics equation of spacecraft motion. According to the gathering of the sampling data and the sensor data, a self-learning system is trained with the parameters from the nonlinear filtering methods. Based on the Unscented Kalman Filtering, an autonomous navigation algorithm of period variable star is established to realize the navigation and positioning of spacecraft. Under the measurement conditions of a single sampling interval of 0.01s and the measurement precision of period variable star phase observation time of 10^??5s, It can be find that the navigation position determination precision can reach 400m, the speed determination precision can reach 0.3m/s, and the measurement precision can reach 10^??5s with our proposed algorithm.

     

偏振光传感器在四旋翼飞行器中的应用

为了实现偏振光传感器在实际三维空间中的导航应用,设计了一种基于仿生偏振光导航传感器、微惯性测量单元（MIMU）与全球定位系统（GPS）的组合导航控制系统,并实际应用到了四旋翼导航控制之中.本文首先介绍了偏振光传感器的功能模型和测角原理.其次采用扩展卡尔曼滤波（EKF）技术设计了偏振光传感器、MIMU、GPS的信息融合算法,通过室外飞行试验对该导航系统的性能进行了测试,并与传统MIMU/GPS/电子罗盘导航系统进行了比较.结果显示：在有磁场干扰环境下,基于偏振光的导航控制系统平均位置精度较传统导航系统提高了50.4%.实验结果表明：该导航控制系统实时性好、精度较高、抗电磁干扰能力强,且误差不随时间累积,基本满足移动载体进行自主导航时的精度和可靠性要求.