SINS/计程仪/重力无源组合导航系统仿真研究

针对现代应用环境对导航系统自主性、高精度、无源性的要求,提出了捷联惯性(SINS)/计程仪/重力组合的无源导航方案。深入研究了SINS/计程仪/重力的信息融合算法,构建了SINS/计程仪/重力组合导航可视化仿真系统,实现了传感器仿真模块构建、组合导航计算、地图和轨迹显示等功能。仿真系统的计算结果表明,SINS/计程仪/重力组合导航系统姿态、速度和位置精度稳定,能够满足长时间、一定精度的导航要求,具有广阔的应用空间。     

SINS/GPS紧密组合导航系统仿真研究

对紧密组合的SINS/GPS复合导航系统在高速、高机动弹道导弹上的可行性进行了分析研究。建立了紧密组合模式的SINS/GPS全系统的仿真模型,给出了GPS仿真器中导航星的位置计算、最佳导航星座选择及输出伪距的实现算法;选用伪距、伪距率为观测信息,分别采用输出和反馈校正两种模式,实现了基于伪距、伪距率的SINS/GPS紧密组合导航系统仿真。仿真验证表明,与松散组合模式相比,紧密组合导航系统收敛性好、导航精度高,能够很好地抑制弹道导弹在高机动飞行状态条件下惯导系统误差积累的现象,有较好的导航性能。     

基于卫星导航系统的组合导航技术及其发展综述

组合导航技术是实现高精度、高稳定性、持续导航的有效方式。基于应用最广泛的卫星导航系统,对目前主要的几种组合导航技术进行概述,分析其关键技术,对组合导航的发展进行了展望。     

光谱红移/SINS自主组合导航方法

为了满足巡航弹对导航系统高精度和强可靠性的要求,提出一种基于光谱红移测速原理的捷联惯导(SINS)/光谱红移(SRS)自主组合导航新方法.在研究光谱红移导航原理的基础上,设计了SINS/SRS自主组合导航系统方案,建立了该组合导航系统的数学模型和算法,并进行了仿真验证.结果表明:提出的SINS/SRS自主组合导航新方法,能利用SRS获得的高精度速度信息对SINS进行校正,有效抑制SINS随时间累积的误差,精度高,可靠性好,能满足巡航弹对导航系统性能的要求.     

平滑算法在航空物探高精度姿态测量中的应用

为了满足航空物探对于高精度姿态、位置基准的需求,对平滑算法在航空物探高精度姿态测量中的应用进行研究。采用SINS与单天线GPS组合导航的方案,构建了15状态Kalman滤波器。通过仿真实验和转台实验分析了机动对于状态估计的影响,对比了Kalman滤波与R-T-S(Rauch-Tung-Streibel)平滑的估计效果。实验结果表明:经过R-T-S平滑处理后,可以显著提高组合导航系统的状态估计精度,在长航时高动态条件下为航空物理探测仪器提供高精度的参考基准。     

发射系下SINS/GPS 组合导航系统的算法研究

基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法.搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型,传感器获取的导航量测信息直接在发射系下进行捷联惯导解算,为飞行器等提供位置、姿态等信息.采用STM32、XSENS惯性器件和GPS接收机构建相应的算法验证平台.实验结果表明:发射系下的SINS/GPS组合导航系统能提供较高的导航精度,从而验证了发射系下的SINS/GPS组合导航系统算法的正确性与合理性.     

关于组合导航系统中的熵理论

从信息论中的熵理论出发,论述了组合导航系统中熵的基本模型,研究了组合导航系统中的信息测量、信息融合等问题.提出了导航信息融合率的概念,引伸了组合导航系统中关于平均互信息的两条重要定理,并指出了它们在理论研究和实际应用的指导意义.结果和实例表明熵理论从本质上刻画了导航信息的信息流动和变化,熵是衡量组合导航系统的信息融合性能的一个重要特征量.     

基于双联邦UKF算法的组合导航数据融合方法

为了提高组合导航系统数据融合的精度和容错性,提出一种双联邦UKF组合导航数据融合方法.采用双联邦UKF滤波器的算法将JTIDS相对导航技术与成熟的GPS/INS/DVS组合导航技术相结合组成新的双联邦UKF组合导航数据融合算法.联邦UKF算法将UKF算法和分散式滤波技术相结合,精度高容错性好,JTIDS相对导航技术精度高抗干扰能力强.主滤波器1对GPS/INS/DVS组合导航信息进行融合后与JTIDS相对导航信息在主滤波器2中融合,提高了组合导航系统的可靠性和容错性.数值仿真实验表明,该算法性能优于单纯采用联邦GPS/INS组合导航算法是一种理想的组合导航滤波方法.     

小波故障检测在脉冲星组合导航中的应用

为提高基于X射线脉冲星的组合导航系统容错能力,利用小波分析方法进行故障检测,以保证组合导航系统的精度和可靠性。笔者采用X射线脉冲星导航、天文导航和紫外敏感器导航构建组合导航系统,运用小波分析技术对传感器输出信号进行故障诊断,并进行故障隔离和系统重构,最后采用联邦式滤波器进行信息融合,并以火星探测任务为例进行了数学仿真。实验结果表明：该方法能够有效检测相关传感器故障,解决了X射线脉冲星组合导航系统因故障导致的导航结果变差问题,且具有较高的导航精度,提高了脉冲星组合导航系统的容错性能和工程实用价值。     

一种适用于飞机着陆段的高精度组合导航方案

飞机着陆段的安全性至关重要,高精度导航系统是其安全着陆的保证。针对机场使用的局域差分GPS抗干扰性差、可靠性差等问题,提出了一种高精度组合导航方案,以局域差分DGPS和外部高度阻尼的SINS／RA为子系统,利用卡尔曼滤波进行信息融合。仿真结果显示,该方案高度通道测量误差达到0．2m以下,满足飞机着陆对导航系统精确度要求,验证了该方案的正确性和有效性。     

全自动无人售货与自动贩卖系统

为解决无人超市以及无人配送车制作成本较高的问题,设计一套全自动无人售货与自动贩卖系统。通过 FaceID 人脸识别、会员记录、大数据销售、无线防盗等关键技术,实现客流进出控制,利用手机售货、RTK 高精度 定位、惯性导航控制算法来精确避障完成无人配送车售货,结合Spring Boot 设计开发无人超市售货管理系统,实现 货物的自动贩卖、配送一体化。实验结果表明：该全自动无人售货与自动贩卖系统能有效为无人售货超市增长60%～ 80%的收益,具有推广价值。     

无人系统人工智能末端平台

针对现有人机交互平台存在的问题,建立软硬件全国产化、人工智能(artificial intelligent,AI)、边缘计 算的无人系统末端平台。将信息融合技术、5G 通信、自组网通信、人工智能以及嵌入式处理器应用等内容进行集约 集成,对无人系统人工智能末端平台的功能框架进行设计,形成一种在多功能多用途、智能化及人机交互友好的操 控平台。应用结果表明：该平台兼备无人系统多种功能,符合无人系统发展方向,可为无人系统智能化、信息化的 研制发展和推广应用提供参考。     

无人地面平台多传感器的联合外标定方法

针对现有的传感器标定方法的不足,提出一种采用3D标定物的无人地面平台多传感器联合外标定方法。在参考和借鉴国内外学者的智能移动机器人传感器标定研究成果的基础上,建立了无人地面平台和多传感器坐标系;并从3D标定物、多层激光测距仪的外标定、多层激光测距仪和CCD摄像机的联合外标定、坐标系之间的齐次变换和L-M非线性最优算法等几个方面论述多传感器的外标定方法和步骤;对标定结果进行了验证和误差分析。现该方法已经成功应用于中型无人地面平台项目。应用结果表明:该方法能修正各传感器的安装位姿误差,保证标定后的各传感器的测量精度和目标(障碍物)在平台坐标系的一致性。     

INS/GNSS/CNS组合导航系统仿真研究

研究了INS／GNSS／CNS组合导航系统的原理和特点。分析并建立了组合导航系统的误差模型，采用了平台失准角、INS与GNSS的位置之差和速度之差作为观测量进行仿真计算。仿真结果表明：采用天文导航系统对弹道导弹的INS／GNSS组合导航系统进行辅助将大幅度提高导弹的导航精度，具有重要的实际意义。     

基于SAR辅助的INS/Doppler组合导航系统研究

INS/Doppler组合导航系统具有输出水平速度误差和平台角误差较小的优点,但经纬度误差仍随时间增大,故不能作为独立的精确导航定位系统;由于合成孔径雷达(SAR)能够提供高精度的经纬度和航向信息,文中对基于SAR辅助的INS/Doppler组合导航系统进行了研究。仿真结果表明,该系统导航定位精度高、自主性强,比较适用于对导航精度要求较高的大型飞机。     

基于CNS仿真器的弹道导弹SINS/CNS/GNSS组合导航系统研究

通过对CNS仿真器的设计,模拟了CNS的核心器件星敏感器的输出准量测数据,实现了对平台误差角的估计。将其和卫星导航系统（GNSS）共同运用到弹道导弹组合导航系统中,以融合反馈模式的联邦滤波器为基础,构建了SINS／CNS／GNSS组合导航系统。仿真结果表明了该组合方案的稳定性和可靠性。     

惯性/卫星组合导航系统载体姿态角速度提取方法

惯性/卫星组合导航系统在信息融合过程中,需要以运动载体姿态角速度构成误差运动状态矩阵。但一般情况下惯导平台无法输出运动载体的姿态角速度。文中分析了惯导平台框架角与载体姿态角的关系,结合硬件改造与数据处理方法,从惯导平台输出量中提取了运动载体的姿态角速度,完成了惯性/卫星组合导航系统半实物仿真试验。     

无人机自主着陆过程中的视觉导航技术分析

为解决目前国内外无人机难以实现自动着陆的问题,对无人机着陆过程中的视觉导航技术进行研究.介绍了飞行器的降落等级和着陆阶段,分别对无人机着陆过程中的图像处理技术和位姿估计问题进行分析,重点研究着陆过程中的图像特征提取技术和位姿估计的迭代算法.研究结果表明:将视觉导航与其他导航方式相结合,发展鲁棒性好、精度高、实时性好的组合导航位姿估计融合算法将是未来视觉导航的发展重点.     

陆战平台全电化关键技术发展综述

为进一步推进陆战平台全电化技术的发展,介绍了全电化陆战平台的基本特点和主要技术,面向未来陆战战场和新型战争形态阐述全电化技术在提高陆战平台机动性能、持续作战、战斗能力等方面的功能和作用,分析陆军装备轻型化、智能化、无人化的发展趋势。结合我军陆战装备的发展概况,从全电化陆战平台的驱动电机及其控制技术、车载综合电力系统、电磁武器、电磁装甲防护4个方面详细剖析陆战平台全电化的主要内容和关键技术,探究以上关键技术的研究现状,揭示全电化陆战平台持续发展的技术瓶颈,提出陆战平台在电机、电力系统、电磁等方向的发展思路,探索陆战平台全电化技术的运用前景。