SINS/GPS全姿态组合导航系统的UKF算法研究

将UKF算法应用于SINS/GPS全姿态组合导航系统,给出了一种GPS测量姿态角的方法,推导了姿态角误差与平台失准角之间的关系,建立了系统的非线性误差模型,设计了UKF滤波器。仿真结果表明,将UKF算法用于SINS/GPS全姿态组合导航系统可以改善系统的可观测性,提高导航精度。     

基于GPS／SINS组合的舰船姿态测量系统研究

介绍了GPS/SINS组合的舰船姿态测量系统，解决了单型姿态测量系统存在的问题与不足，给出了组合系统的设计方案并联合多传感器信息融合算法进行了分析，该方法可有效提高舰船姿态测量的精度和可靠性。     

JTIDS惯导GPS组合导航算法研究

针对JTIDS相对导航算法在实际应用中存在的不足,比如位置信息更新率较低、无姿态信息等,结合惯导系统、GPS卫导系统的导航优势,研究了JTIDS相对导航与惯导/GPS进行组合的导航算法,对两种导航算法即JTIDS/惯导组合导航算法、JITDS/惯导/GPS组合导航算法进行了仿真对比分析,验证了导航算法的有效性,仿真结果表明组合了GPS的导航算法比没有组合GPS的算法,较大程度提高了定位精度,仿真分析结果为实际工程提供了一定的理论参考。     

基于平方根差分滤波的动中通姿态稳定方法

为了隔离载体扰动对天线指向的影响,研究了单基线GPS和微惯性传感器组合的低成本姿态估计及稳定方法。该方法以四元素和陀螺误差作为状态变量,根据陀螺角速率信息、加速度计的重力场信息和单基线GPS航向信息分别建立状态方程和量测方程,设计具有不同测量周期的平方根差分滤波分别融合惯性传感器和GPS信息,解决了加速度计与单基线GPS航向信息输出频率不一致问题;利用估计出的姿态角在角位置环路上对天线进行捷联稳定,隔离载体扰动。仿真结果表明,平方根差分滤波能有效估计出载体姿态,利用中等精度的微惯性器件可以满足动中通姿态稳定的需求。     

采用激光陀螺/GPS的导弹组合定姿系统

采用激光陀螺确定导弹飞行姿态时,由于存在初始姿态误差及陀螺漂移,弹体的计算姿态有误差且随时间振荡.为了消除姿态误差和陀螺漂移并获得弹体姿态的最优估计,设计了一种组合定姿系统.该系统以GPS载波双差相位为观测量,用修正罗德里格斯参数(MRPs)描述姿态误差矢量,并以该误差的一阶微分方程为模型,采用无迹卡尔曼滤波器(UKF...     

基于自适应滤波器的MIMU/GPS组合系统的研究

设计了微惯性测量单元/卫星导航(MIMU/GPS)组合导航系统原理样机。针对低成本MIMU/GPS组合导航中的Kalman滤波器设计滤波参数(包括系统噪声方差阵Q和测量噪声协方差阵R)影响的问题,系统的分析了Kalman滤波器参数的选取对系统状态变量的估计精度和收敛性能的影响。根据分析设计了自适应估计技术的Kalman滤波器。试验结果表明:对于低成本MIMU/GPS组合导航采用自适应估计技术估计可得到满意的性能,在静态条件下,位置精度优于5 m(标准差),速度精度优于0.1 m/s;系统提供水平姿态角精度优于0.2°;航向角精度优于0.5°(磁罗盘辅助)。     

GPS—Beeline航姿测量系统的数据采集及处理方法

航向和姿态是舰船导航的重要几何参数。通常，高精度的实时姿态测量都是采用由陀螺仪和加速度计组合的惯性系统。与惯性系统相比，GPS航姿测量系统则具有结构简单、价格低廉、精度稳定(不随时间的延长而降低)等一系列优点，是GPS的另一应用领域。本文主要讨论了运用VB中的通信控件，编写了通信服务程序，实现了GPS接收机航姿数据的采集和处理、姿态信息的实时显示及保存。     

无人机自适应平滑切换姿态融合算法研究

针对GPS信号丢失导致组合导航算法精度降低甚至发散的难题,开展一种高效的自适应平滑切换融合算法研究.在GPS信号正常情况下,采用基于GPS量测的高阶组合导航算法估计姿态信息;在GPS信号丢失时,停止高阶滤波算法并切换为基于四元数的低阶姿态估计算法;当GPS信号恢复后,将低阶姿态估计算法的估计值作为高阶滤波算法初值,实现姿态估计算法的平滑切换.仿真结果和试飞试验表明,该切换策略具有较好的估计精度和可实现性,且切换过程中姿态角跳变小于0.5°,收敛时间小于0.1 s,有效地提高了有、无GPS信号情况下无人机的姿态估计精度.     

应用于天线控制的组合导航系统设计

根据车船等移动载体通信卫星天线平台对导航系统的性能要求,设计了一款以DSP和现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)为核心处理器的捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertia Navigation System)/全球定位系统(GPS,Global Positioning System)组合导航系统,FPGA完成对陀螺、加速度计和GPS数据的采集和预处理;DSP进行捷联惯导姿态、速度和位置的解算,以及运用卡尔曼滤波实现SINS与GPS的组合导航解算,并将解算结果发送给天线平台伺服控制系统以实现天线实时、准确、可靠指向通信卫星的控制。最后进行了跑车试验,验证了导航系统软、硬件设计的正确性和可靠性,同时,系统具有体积小、成本低、配置升级灵活等优点,能够满足天线平台控制系统对组合导航系统的精度要求。     

GPS姿态测量系统基线长度和天线布局设计

在GPS姿态测量系统工程实施和设计过程中,天线的布局和基线长度计是影响姿态测量精度和实时性的关键因素,通过分析和推导建立了基线的长度和天线的布局以及天线的数量对GPS姿态测量系统的测量精度和实时性的影响,介绍了可同时满足高精度和实时性要求的多天线GPS姿态测量系统。     

基于MIMU/GPS组合导航的箭载姿态测量系统

为了满足探空火箭箭载综合服务系统模块化、小型化的要求,提出了一种基于MIMU/GPS组合导航的箭载姿态测量系统设计方案,并完成系统的软硬件设计.该系统的硬件部分主要采用微型惯性测量单元（MIMU）测量箭体的3轴角速率和3轴加速度,并采用ARM芯片LPC3250作为导航计算机进行系统控制和姿态解算.软件部分采用嵌入式C语言在操作系统uC/OS-Ⅱ上进行编程,能够完成对角速率、加速度和GPS信号的采集,并通过卡尔曼滤波和四元数法实时解算出探空火箭的姿态角、位置和速度.实际测试表明该系统具有集成度高、初始对准速度快、动态范围广、系统误差小、功耗低、重量轻、体积小和可靠性高等特点,能够满足探空火箭应用的要求.     

球载姿态测量系统研究

升空气球作为空间飞行器,其价格比飞机低,在空中停留时间比飞机长,利用升空气球装载雷达等电子设备在高空中可长期工作,因此,升空气球在军事和民用上的应用前景广,而作为升空气球球载设备姿态测量的惯性系统研究是很有必要的.我们针对球载设备姿态测量进行了研究,设计了适用的捷联惯性/GPS组合导航系统,可提供升空气球球载设备姿态测量和控制需要的气球航向、俯仰及滚动等姿态参数,满足了球载设备长期工作要求和升空气球应用特点.     

基于GPS空空导弹飞行轨迹系统设计

为实时、精确获得空空导弹飞行过程中的状态参数,针对GPS和遥测原理,设计了GPS/遥测组合的空空导弹飞行轨迹系统。试验结果表明,该系统能为空空导弹提供高精度的位置姿态信息,显示了导弹的飞行轨迹,从而大大提高了飞行试验效率。系统成本低、工作可靠、飞行轨迹实时显示,解决了空空导弹在中长飞行距离时轨迹测量这一技术问题。     

低成本GPS姿态测量系统

本文介绍了GPS姿态测量系统的原理，采用三块Rockwell公司生产的JupiterOEM板，PC／104 586工控机及其接口板设计了低成本GPS姿态系统样机，给出了系统组成框图和软件结构框图，并给出了试验结果，表明系统运行良好。     

基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法

现存的组合导航系统存在诸多问题：地形辅助导航系统分辨率较低;GPS/INS导航系统中GPS信号易受干扰;SAR/INS导航系统无法实现三维定位且无法获得平台的姿态信息.针对以上问题本文提出了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航方法：该方法将InSAR系统获得的干涉条纹与DEM生成的干涉条纹进行匹配,得到的定位偏移用以反演平台的位置和姿态信息,最后将反演结果与IMU信息进行组合滤波得到导航输出.该组合导航系统有以下优势：干涉条纹中包含地形信息和平台姿态信息;干涉相位对横滚角敏感,可通过干涉相位高精度反演平台的横滚角;InSAR系统具有较高精度的三维定位能力.本文主要介绍了基于条纹匹配的InSAR/INS组合导航的原理和方法,最后通过仿真和实测数据验证了条纹匹配和观测量反演算法的可行性.     

BP神经网络辅助的SINS/GPS组合导航姿态误差补偿方法研究

针对SINS/GPS组合导航姿态估计精度不足问题,提出一种BP神经网络辅助的导航姿态估计的补偿方法。首先,以QR分解Kalman滤波的增益矩阵并构建其降维特征向量;然后,以此为输入,以姿态估计误差为期望输出对BP神经网络进行训练;最后,利用BP神经网络的输出辅助修正SINS/GPS组合导航的姿态估计结果。数值仿真表明,相对于仅依赖传统Kalman滤波的方法,使用降维特征向量训练的BP神经网络获得补偿误差的SINS/GPS组合导航系统姿态估计可大大降低计算耗时,同时精度可提高两个数量级,对提高SINS/GPS组合导航精度具有较高参考价值。     

GPS姿态测量中的完善性研究

本文讨论了GPS姿态测量中的完善性问题，首先从姿态测量的基本方出发，导出卫星故障时为超过给定误差而允许的最大故障量，它与该时刻的几何配置有关，并根据残差微量的统计概率来定判决门限，通过求取非中心参量λ0来判断该系统是否具备完善性监视能力，文中最后经已知卫星星历计算表明单一GPS测姿态系统在某些时候不具备完善性监视能力，需要同其他系统组合解决这一问题。     

GPS／平台罗经／DR组合导航技术研究

本文研究了GPS,平台罗经,船位推算系统（DR）的组合导航技术,给出了GPS／平台罗经／DR组合导航系统的设计方案,把GPS测姿信息引入到平台罗经系统,并且分别对GPS／平台罗经／DR组合导航系统的松散组合模式和深组合模式进行了研究,设计了最优综合的卡尔曼滤波器。仿真结果表明,把GPS信息引入平台罗经系统,实现GPS和平台罗经系统的组合,对于提高平台罗经系统的精度有着非常实际的意义。     

一种组合星座定位的导航终端设计

提出了一种组合星座定位的导航终端设计。使用DSP作为控制和数据处理核心,既可以实现北斗二代导航卫星系统(COMPASS)以及全球定位系统(GPS)的单星座定位,又可以实现COMPASS和GPS组合星座定位。由于能够同时利用COMPASS系统和GPS系统,可用卫星数目大大增加。同时,单星座定位算法和组合星座的定位技术的解决,使得导航终端的定位精度和导航的连续性都得到提高。     

小型无人机多传感器组合导航系统设计与实现

准确、可靠的运动状态数据对小型无人机运动控制至关重要,在实际飞行控制过程中通常要用到两种甚至更多传感器进行数据融合获取。文中根据小型无人机实际飞行运动控制需求,设计集成卫星导航(GPS)、惯性姿态参考系统(AHRS)和气压高度计的组合导航系统,采用多传感器数据融合算法,对无人机的位置、速度、加速度、姿态角等状态数据进行融合估计。通过实际飞行实验对所设计系统的有效性和实用性进行了验证。