基于巴特沃斯低通滤波的自适应步长梯度下降姿态解算方法

针对旋翼无人机常用的低成本MEMS姿态传感器,因其内部低通滤波具有一定相位延迟效应,致使旋翼无人机姿态原始数据预处理后具有时间滞后的问题,提出一种基于零相位时延修正的巴特沃斯低通滤波(LPB)的自适应步长梯度下降姿态解算方法。通过计算正反单边序列通过滤波器时相位偏移大小,补偿MEMS传感器的时延,然后设计自适应步长梯度下降法进行姿态解算。实验结果表明,该方法在多旋翼高速运动时可提供高时效准确的姿态信息,提高控制响应速率。     

基于模糊自适应互补滤波的姿态解算算法

在互补滤波姿态解算算法中,如果将滤波器参数设置为固定值,加速度计测量值包含振动噪声和运动加速度会影响姿态解算效果;针对此问题,首先根据加速度计测量值的模值对姿态解算算法进行改进,然后根据加速度计测量值求取的误差能反应载体运动状态这一特性,提出了一种模糊自适应互补滤波姿态解算算法;仿真试验表明:     

高转速弹丸姿态解算方法研究

针对传统利用三轴磁阻传感器测量姿态角的解算方法计算量大这一问题,根据常规高转速弹丸在飞行过程中偏转角变化小这一特点,提出了一种基于偏转角的计算方法,计算结果既保证了姿态角的解算精度,又减少了计算量,表明了此解算方法的可行性。     

基于局部大气修复的偏振导航方法

仿生偏振导航是一种利用天空光的偏振分布模式信息进行导航的方法,具有抗干扰性能好、误差不随时间积累等优点,受到了广泛的关注。但是其在图像采集过程中视野容易受到遮挡,导致图像信息丢失进而严重影响导航精度。针对上述问题,提出一种基于局部大气修复的偏振导航方法,建立基于图像相似块偏移量统计特性的修复模型。通过计算出天空中每一个图像块对应的偏移量直方图,得到每个像素点对应的偏移量,根据偏移量进行图像的修复。对修复后的天空图像进行处理,解算天空偏振分布模式,算出太阳方位角,实现导航的目的。仿真与实验结果表明：该算法能适应视野内部分遮挡环境,去除视野中的随机遮挡,恢复图像细节信息,部分遮挡条件下航向角误差降低至1°以内,比未修复前精度提高了约61%。     

基于天际线检测算法的多旋翼无人机姿态解算

为给无人机的姿态角解算提供冗余的数据支撑,介绍一种天际线检测算法。确定天际线提取区域及天际线检测梯度阈值,对图像中各列的天际线进行检测,消除检测出的天际线奇异点值,解算出天际线与无人机图像水平线的夹角,作为姿态解算的数据源。结果表明：用该方法设计出的智能图像处理模块,可实时有效地检测出图像的天际线,并解算出无人机姿态角,控制无人机稳定飞行。     

基于Hermite插值的捷联惯导姿态解算算法

将Hermite插值定理用于某远程多用途导弹捷联惯性导航系统的姿态解算 ,解决了弹体高动态特性与相对较低的传感器采样频率之间的矛盾 .对仿真结果进行了分析 ,为远程多用途导弹采用捷联惯导方案获取弹体信息并进行制导提供了可能性 .     

嵌入式DSP在实时姿态解算中的应用

一个信息处理系统的实质是对信号进行变换，获取信号中包含的有用信息。基于DSP的实时信息处理系统具有高速、稳定、全数字化的特点。在运动物体测试系统中，采用DSP作为中央处理器，易于嵌入各种信号处理、信息融合算法。在提高系统精度的同时，保证系统的实时性。通过安装在载体上的微型惯性测量组合，根据姿态解算算法推算出载体的姿态参数。     

基于Allan方差自适应算法的姿态解算

为解决MEMS 姿态传感器的复杂噪声问题,设计使用一种基于Allan 方差的自适应算法在线估计量测噪 声方差。基于Allan 方差递推公式组成自适应算法来追踪数据的方差值,采用欧拉角微分方程作为滤波的状态方程, 通过对陀螺仪静态数据Allan 方差分析得到陀螺仪的主要噪声参数用作滤波系统噪声方差,并将各个数据整合解算 出姿态角。结果表明：自适应滤波算法比常规滤波方法解算的角度精度高,在噪声波动的环境条件下,自适应滤波 算法实用性更好。     

旋转弹姿态解算方法研究

针对旋转弹姿态测试中导航误差随时间积累过快的问题,提出了由加速度计和磁强计构成组合测试系统。针对一种十二加速度计配置方案,利用拟牛顿法解决了姿态解算的问题。仿真结果表明,该算法能有效的抑制误差的积累,有助于提高导航精度。     

一种微惯性与磁组合测量单元的姿态解算方法

目前无人机、机器人、人体动作捕捉等多个领域都需要全姿态测量方法支持,采用微惯性与磁传感器组合测量姿态是成本低、性能好、普遍使用的一种方案。针对磁力计易受外界铁磁干扰问题,提出一种基于旋转四元数、两级更新的姿态解算方法：第1级根据建立的陀螺仪、加速度计量测模型构建损失函数,采用梯度下降法对载体俯仰角和横滚角进行更新;第2级根据建立的磁力计量测模型,采用梯度下降法对载体偏航角进行更新。利用后验估计四元数计算铁磁干扰估计量,并将其作为下一时刻的先验铁磁干扰。实验结果表明,该算法可以有效校正角速率积分带来的累积误差,提高姿态解算精度,并具有一定抗铁磁干扰能力,增强了微惯性与磁组合测量单元姿态解算方法的环境适应性。     

基于极化特征的旋转弹丸飞行姿态测量方法研究

火炮弹丸的体积小、过载高、速度快,测量其飞行姿态难度大,针对此问题,提出了一种利用测速雷达实现旋转弹丸飞行姿态测量的方法.该方法通过在弹丸底部刻槽使其回波具备比较明显的线极化特性,以回波调幅指数表示弹丸飞行姿态.根据底部刻槽弹丸的表面结构,通过数值计算建立姿态角与调幅指数的对应关系,从射击试验弹丸的回波中处理出调幅指数,进而构建姿态角方程,辅以弹丸角运动规律解算出弹丸的飞行姿态.仿真分析表明,该方法是有效的.     

基于跟踪微分器的单天线DGPS定向测姿方法研究

设计了基于跟踪微分器的单天线DGPS定向测姿方法,构造基于积分方法的跟踪微分器,并将其用于DGPS速度的滤波和微分处理,从而得到较精确的速度和加速度信息,通过对载体运动模型的分析和数学推导,得到计算载体姿态的方法。最后,给出了该方法在车载系统中的仿真,结果表明该方法可以提供有效的姿态信息,可以成为常规姿态测量系统的备份。     

基于RAEKF 和DGPS 的航母姿态测量方法

针对现有基于差分GPS(differential global position system,DGPS)的定姿算法无法解决GPS信号受干扰时无解的问题,且容易受GPS数据中粗大误差的影响,提出一种基于自适应抗差卡尔曼滤波(robust adaptive extended Kalman filter,RAEKF)和DGPS的航母姿态测量方法。研究载波相位差分GPS的测姿原理,详细分析现有定姿算法的原理并分别指出他们存在的缺陷,提出不受 GPS数据缺失和粗大误差影响的 RAEKF算法。结果表明：该算法能充分利用航母的运动信息,提高GPS定姿的精度和可靠性。     

基于惯性/星敏感器的高精度定姿方法研究

研究了利用惯性导航系统与星敏感器进行组合定姿的方法。首先,分析惯导系统和星敏感器的误差源,选取惯导系统误差作为组合系统的状态,获得系统状态方程。然后,利用惯导系统输出的飞行器位置、速度和姿态等信息来构造恒星矢量等效观测值,将其与星敏感器实际观测到的恒星矢量相减作为量测,构造出量测方程。最后,利用卡尔曼滤波技术,设计惯性/星敏感器组合定姿算法。仿真结果表明,基于惯性/星敏感器的组合定姿方法达到了6角秒的定姿精度,非常适用于空间飞行器的高精度定姿。     

基于求导法的最佳发射极化提取

提取准确的最佳发射极化是提高目标回波功率的有效方法.研究了目标回波功率与雷达发射波极化的内在规律,指出目标回波功率与发射波极化满足余弦关系,在此基础上,提出了一种提取最佳发射极化的新方法;仿真结果表明,存在干扰时,现有方法提取的发射极化将偏离真实值,而该方法仍能准确提取最佳发射极化.说明了该最佳发射极化提取新方法具有可行性和优越性.     

基于非线性最小二乘法的姿态优化算法

在无陀螺捷联惯导系统中,在一种适合高自旋弹丸运动姿态测试的十二加速度计配置方案下,针对由十二加速度计的输出直接解算出角速度的方法中没考虑加速度计的安装误差问题,提出一种提高角速度解算精度的优化算法。该方法基于非线性最小二乘法从姿态角的一组初值出发开始在每一点处进行线性替代的迭代计算,搜索出满足极值点必要条件的最优角速度,从而实现对姿态角的优化解算。实验证明:该方法能有效抑制安装误差,精度高,是可行的。     

基于姿态四元数的SINS/星敏感器组合导航方法

分析了一种星敏感器多矢量定姿原理,在考虑了惯性元器件误差及星敏感器误差的基础上,建立了SINS/星敏感器组合导航系统模型;以模拟的实时星敏感器测量信息为基础,通过将SINS确定的载体相对惯性空间的四元数姿态信息与星敏感器输出的高精度四元数姿态信息进行信息融合,实时估计出陀螺漂移量及失准角并对SINS进行在线修正,从而达到保证SINS高精度导航的目的。最后,通过仿真验证表明了这种SINS/CNS组合反馈校正方案的可行性和有效性。     

基于无陀螺惯性测量装置考虑全加速度计安装误差时弾丸姿态优化算法研究

研究了存在安装误差时基于加速度计比力信号解算高自旋弹丸角速度和姿态角的方法。设计了一种十二加速度计配置方案,建立了存在安装误差时的角速度解算数学模型,采用非线性最小二乘法的阻尼高斯牛顿法研究了算法精度。结果表明该方法能有效抑制安装误差,精度高,具有工程应用价值。     

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。     

基于无源性的鱼雷非线性姿态系统滑模控制

将鱼雷纵向姿态系统的非线性模型转换为具有能量函数的广义哈密顿正则型（GHCT）,建立了控制律的设计方案。基于系统无源性分析方法设计了变结构滑模控制律,将切换函数作为输出,给出了新的滑模面设计条件,只需考虑在滑模面上的稳定性。该方法完全利用系统的非线性特性,通过无源性理论分析了滑模控制的可达性,而滑模控制能够提高鱼雷姿态系统的控制性能。仿真结果表明,实现了对鱼雷非线性姿态系统的滑模控制,且控制性能良好。