基于扩展卡尔曼滤波器的超紧耦合GPS/INS组合导航系统设计

提出了一种组合导航设计方案,通过将滤波器得到的多普勒频移信号反馈给GPS接收机跟踪环,实现了超紧耦合,提高了组合导航系统在高动态和干扰条件下的性能.采用了非线性动态模型并对其进行了线性化,提高了导航精度并减小系统计算量;应用用一阶高斯马尔可夫模型描述不同的惯性传感器误差,最后给出了扩展卡尔曼滤波器的具体算法.     

平台惯导／GPS组合导航实验研究

本文介绍由某平台惯导系统与ＴＡＮＳⅡ ＧＰＳ接收机组成的组合导航原理样机研制调试情况。首先简要介绍ＩＮＳ和ＧＰＳ接收机通信接口设计；然后是ＩＮＳ／ＧＰＳ组合导航卡尔曼滤波器设计；最后，实验室及车载组合导航实验，验证了组合方案的有效性。研究结论对远程导弹中制导有现实意义。     

模糊自适应估计器在INS/GPS组合导航中的应用研究

研究了一种模糊自适应神经网络状态估计器的工作原理及结构,并讨论了用其代替传统扩展卡尔曼滤波在导航参数估计中的实现方法。利用扩展卡尔曼滤波来构造模糊推理系统,通过神经网络对模糊推理系统进行训练,根据输入输出样本自动调整模糊系统的设计参数,从而实现对INS/GPS组合导航系统导航参数的最优估计。通过仿真验证表明,用模糊自适应状态估计方法进行导航系统的初始对准,能够大大提高系统的实时性。     

UKF在GPS/INS伪距、伪距率组合导航中的应用

扩展卡尔曼滤波（EKF）是GPS／INS组合导航系统中常用的数据融合方式。但是EKF的线性化会带来截断误差,从而影响系统定位精度。不敏卡尔曼滤波（UKF）是一种新的非线性滤波的方法,它能减少线性化截断误差对系统定位精度的影响。文中在线性状态方程的条件下,主要研究了伪距、伪距率的非线性对系统定位性能的影响。UKF采用非线性观测方程,EKF采用线性观测方程。仿真结果表明UKF能明显改善位置项的定位精度。     

基于蓝牙/INS的室内组合导航算法

蓝牙是一项低成本的室内定位导航的技术,但容易受室内环境影响;惯性导航系统(INS)常用于估计航姿,可通过加速度计的输出进行位置估计,但它容易受传感器误差和漂移的影响.为了实现更精准的室内导航,提出了使用卡尔曼滤波器(KF)融合蓝牙和惯导系统进行导航的算法.组合导航算法中,梯度下降法被用于对惯性传感器(ICM20602和...     

应用卡尔曼滤波的GPS/弹道导弹INS组合制导方案

本文针对弹道导弹的导航环境，提出了利用卡尔曼滤波构造的一种可用来提高弹道导弹射击精度的ＧＰＳ与惯导系统（ＩＮＳ）组合制导方案；并简要地阐述了利用该方案估计值，对惯导仪表误差的校正方法。针对某导弹的初步计算表明，该组合方案可使落点射击精度提高一个数量级左右。     

GPS与INS组合的便携式轨道类游乐设施轨迹研究

为检测轨道类游乐设施运行速度和轨迹,利用安卓智能手机内置的惯性导航系统(INS)、卫星导航系统(GPS)进行轨道类游乐设施运行加速度、角速度等数据进行采集分析;采用捷联惯性导航系统,建立轨道类游乐设施轨迹姿态解算模型,以卡尔曼滤波器为基础,在Matlab软件中构建松耦合模式的组合导航系统,对INS输出的速度、位置数据进行校正;在试验场地对游乐设施数据进行采集并进行处理,基于UG NX二次开发实现轨道游乐设施姿态信息显示、轨迹拟合。实验结果验证了使用安卓智能手机内置的INS\GPS组合导航系统采集轨道类游乐设施数据、运行轨迹的可行性,弥补了轨道类游乐设施姿态和轨迹测量相关研究的不足。     

INS/CNS/GPS组合导航数据融合算法与仿真研究

研究了INS/CNS/GPS组合导航系统的原理和特点,建立了组合导航系统的数学模型。分别利用集中卡尔曼滤波和联邦滤波数据融合原理对此系统进行了仿真研究,并指出了集中滤波器的不足之处。仿真结果表明采用全球定位系统和天文导航系统对惯导系统误差进行修正不仅可以大幅度提高导航精度,而且通过比较和分析可知联邦滤波可以有效地提高导航系统的可靠性和复原能力,是理想的容错型信息融合算法。     

基于改进ESKF和自适应滤波的组合导航算法研究

针对传统滤波算法中忽视了误差方程中的高阶量所引起的导航结果不够准确的问题,提出了一种改进ESKF算法,将基于误差状态建模的滤波算法同EKF相结合。针对组合导航的鲁棒性与适应性,提出了一种将卡尔曼滤波算法与自适应滤波算法相结合的滤波算法,并进行仿真验证。仿真结果表明：当组合导航系统受到较大扰动时,改进算法较传统滤波算法使组合导航系统在经度精度上提高了49.48%,纬度精度上提高了34.21%,有效提高了组合导航系统的精确性和鲁棒性。     

INS／GPS组合导航集中式卡尔曼滤波器的仿真研究

主要研究平台式惯导（INS）和全球定位系统（GPS）组合导航集中式卡尔曼滤波器的实现，其中包括位置组合，速度组合、位置＋速度组合三种组合方式，并给出了相应的仿真结果，研究表明集中式卡尔曼滤波器可以提高导航系统精度。     

惯性组合导航系统中基于BRISK的快速景象匹配算法

针对景象匹配/惯性组合导航系统对景象匹配算法精确性、实时性和鲁棒性的要求,提出惯性组合导航用基于二进制鲁棒不变尺度关键点(BRISK)特征描述符的高精度快速景象匹配算法。首先,结合惯性导航的误差特性设置BRISK特征检测子及描述子参数,提取参考图和实测图的BRISK特征和描述符;然后,根据最近邻汉明距离准则获取匹配的BRISK特征点对;最后,利用RANSAC方法和最小二乘算法(LSA),求得位置和航向参数。实验结果表明,本算法具备亚pixel级精度、ms级实时性以及优越的抗噪声、抗光照变化和抗旋转尺度变换能力。     

基于加权估计的紧组合导航抗欺骗算法研究

针对战场环境下GPS信号易被欺骗干扰的缺点,提出了一种基于加权估计的紧组合导航滤波算法。该算法通过采用加权最小二乘算法先对GPS欺骗信号进行预估计,然后将得到的估计状态量和误差方差阵引入到紧组合导航滤波模型中,从而提高GPS接收机抗欺骗能力。仿真表明,加权估计与紧组合结合的方法在转发式欺骗干扰的情况下,具有定位测速精度高、鲁棒性强的特点。这种方法容易实现,预测可靠,具有实际应用价值。     

基于Sage-husa自适应滤波算法的AUV组合导航系统设计

文中针对水下自主航行器提出了一种新型的基于捷联惯导(SINS)和GPS的组合导航系统设计方案。该方案以捷联惯导作为主系统,同时利用GPS重调捷联惯导系统,建立了该组合导航系统的卡尔曼滤波模型,设计了输出校正间接法的卡尔曼滤波算法和Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法。仿真结果表明由于GPS位置和速度信息的引入,一定程度上克服了捷联惯导系统误差状态发散现象,提高了导航精度。同时通过两种算法的对比,Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法则具有更高的滤波精度和稳定性,能够更好的满足长时间远距离导航的要求。     

基于火箭橇的导航系统动态标定测试技术研究

针对北斗系统和惯导系统在现有实验室条件下无法同时模拟真实使用环境下加速度、速度和振动条件,提出使用地面高速火箭橇技术来实现导航系统动态情况下空间位置、速度和时间参数的标定技术。重点讨论了测试系统的组成结构和精度分析,通过这些技术手段来保证高精度导航系统在接近使用环境的条件下测试其精度。这种测试可以在导航系统产品设计、生产制造和交付验收等全阶段实施。     

光电平台MEMS陀螺性能及滤波算法的Allan方差评价

光电稳定平台被广泛应用于火控、侦察、制导等武器系统中,具有提供重要的态势感知、监视、瞄准和搜跟能力。随着光电技术的发展,光电稳定平台变得更加精准和轻便小巧。MEMS陀螺具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高、测量范围大的优点,使其已经成为小体积、低成本光电稳定平台的首选惯性传感器。但在光电稳定平台设计时,选用MEMS陀螺和陀螺滤波处理就成了首要的问题。本文首先介绍了基于Allan方差评价MEMS陀螺随机漂移误差的方法,描述了4种常用的陀螺滤波算法,然后基于Allan方差详细地分析了这几种滤波器的应用特性和滤波器参数对滤波性能的影响。可以看出,使用Allan方差可以很好地评估MEMS陀螺和滤波器性能,指导陀螺滤波器选型和滤波参数配置,该评估方法可有效地解决光电稳定平台设计阶段的陀螺选型和滤波器选型。     

捷联惯导/航位推算组合导航算法研究

当捷联惯组(SIMU)安装到载车上存在安装误差时,航位推算误差与安装误差、里程计刻度系数误差、初始对准误差有关。利用捷联惯导系统和航位推算系统构成组合导航系统可实现对上述误差的估计。为此,推导了惯组和载车间存在安装误差时的惯导/航位推算组合导航系统的系统方程。仿真分析表明,组合导航系统可有效估计出安装误差、水平陀螺随机常值漂移和加速度计随机常值偏置。     

一种应用于低成本动中通天线的组合导航算法设计

卫星/微机电惯性组合导航系统具有体积小、成本低等优点,可以为动中通天线提供位置、速度以及姿态信息,然而其无法依靠自身完成航向初始化,除此之外在静态场景下由于航向可观测性较差,面临航向发散的问题。结合动中通天线的特征,设计并开发了一种应用于动中通天线的组合导航算法。通过该算法得到的跑车测试结果北向、东向以及天向的位置信息精度分别为2.1 m、1.9 m及1.7 m,北向、东向以及天向的速度精度分别为0.05 m/s、0.05 m/s、0.04 m/s,横滚角、俯仰角、航向角精度依次为0.05°、0.08°、0.11°。长时间的摇摆台测试结果表明采用该方案场强跟踪信号强度均值为8.93 dBW,信号跟踪平稳。     

基于火箭橇的激光导引头抗干扰试验方法研究

为了验证激光末制导导引头在飞行过程中的抗干扰能力,文中分析了激光导引头的抗干扰和干扰技术,提出了将导引头搭载在火箭橇上模拟导弹高速接近目标的运动,构建了激光干扰靶场试验系统,各参试设备均取得了测试数据,并对试验数据进行了有效分析。实践证明该试验系统安全、可靠,能够考核导引头在高速接近目标过程中的抗干扰能力。     

基于遗传算法的导航实时图像匹配算法

由于一般图像匹配算法均采用全局搜索法,耗时较大,为满足景象匹配辅助导航系统实时性的要求,提出了一种将遗传算法和加权Hausdorff距离算法相结合的图像匹配算法,利用遗传算法的非遍历搜索机制,迅速收敛到全局近似最优解,提高了匹配搜索的快速性.同时,提出了一种基于特征图像分支点提取的加权Hansdorff距离图像匹配算法,并给出了相应的权值求解公式,利用加权Hausdorff距离作为遗传算法的适应度函数,能够明显减少匹配搜索的计算量,提高匹配结果的精度.仿真分析表明,将遗传算法和加权Hausdorff距离算法相结合的图像匹配算法能够很好地满足景象匹配辅助导航系统的实时性和精度要求.     

鲁棒的DME/DME/SINS组合导航算法

测距机（DME, distance measuring equipment）/DME/捷联惯导系统（SINS, strap-down inertial navigation system）的组合导航系统是区域导航（RNAV, area navigation）中常用的导航源。本文提出了一种鲁棒的DME/DME/SINS组合导航算法。首先以SINS误差方程为基础建立起卡尔曼滤波的状态方程;其次推导斜距误差与系统状态变量间的数学关系,并以此建立量测方程;最后针对DME输出的斜距中的野值影响导航精度这一问题,采用一种鲁棒性能较好的基于Huber的卡尔曼滤波算法实现信息融合。实验结果表明：所设计的组合导航算法可以满足RNAV-1的导航需求,由于采用了基于Huber的卡尔曼滤波算法,算法鲁棒性较好,能有效应对量测野值对系统的干扰。