导航系统全球完好性仿真分析的设计与实现

完好性分析是导航系统分析的重要组成部分,完好性的仿真验证和测试可以降低系统研制的技术风险,是导航领域仿真的一个重要问题.提出了基于用户接收机格网的完好性仿真分析涉及的PAlM算法和RAIM可用性算法等相关算法模型,基于此,设计和实现了导航系统完好性仿真分析系统,最后针对格网分辨率为10°×10°的中国区域格网(24个网格点)进行了完好性的仿真试验分析,验证了相关RAIM算法,讨论了失效卫星对导航系统完好性的影响和基于保护级别概念的完好性计算的不足.     

三种卫星故障检测策略的对比研究与仿真

故障检测是保证导航系统完好性的重要途径.针对接收机自主完好性监测算法RAIM需要至少5颗可见星时才能进行故障检测的问题,在惯性/卫星组合导航系统的框架下,通过构建能反映卫星故障特征的检验统计量,并根据检验统计量的分布确定相应的检测门限,提出了解分离和残差外推两种卫星故障检测方案.仿真结果表明:解分离算法能在存在RAIM漏洞时检测故障且易于进行系统重构,但其故障检测效率不高;残差外推法适用于检测慢变故障.仿真结果表明,改进方法故障检测效率有较大提高,甚至在只有三颗可见星时仍能较快地检测出慢变故障.     

用于检测双星故障的RAIM算法分析与研究*

随着GPS等卫星导航技术的广泛应用,在实际导航中对接收机的导航定位精度,尤其对定位的有效性提出了越来越高的要求。目前对此较为有效的方法就是利用接收机自主完好性监视(RAIM, Receiver Autonomous Integrity Monitoring)进行保障,而且该方法日益凸显出其优越性,但目前对该方法的研究多基于单星故障的假设。随着新一代导航系统的完善以及组合导航技术的发展,双星甚至多星同时出现故障成为不可避免的话题。本文分析和比较了用于检测两颗卫星故障的偏差完好性风险(BIT, Bias Integrity Threat)法和保护限值(PL, Protection Level)法两种RAIM算法。通过数据仿真,对用不同方法检测卫星故障的可用性及故障检测率进行比较,并分析了两种方法存在差异的理论依据。通过分析比较,说明在未来接收机处理多颗卫星同时出现故障的情况时,如何更精确地描述统计检测量与定位偏差的关系以及如何处理不同测量噪声的影响是RAIM算法可用性及有效性的关键。     

IOWAS算法的卫星分组策略研究

探讨了IOWAS算法中的卫星分组策略优化问题。通过分析各种精度因子参数之间的关系,并借鉴已有的针对GDOP最小时卫星最佳分布的研究成果,给出了优化的卫星分组策略:使每个分组内的卫星分布都尽量与最佳分布相似,从而使每个分组都获得尽量小的VDOP值。仿真结果表明,分组策略的优化可以进一步提高IOWAS算法的可用性,尤其是在垂向告警线比较小的时候,性能改善更为显著。     

SINS/GLONASS/GPS组合导航系统的故障检测研究

为了避免由于应用过多的卡尔曼滤波器在组合导航系统中所带来的一系列问题,提出了一种应用SINS/GLONASS/GPS组合导航信息进行故障诊断的新方案。在总体设计了SINS/GLONASS/GPS组合容错导航系统方案的基础上,从理论上证明了该方案的可行性。SINS/GPS/GLONASS容错导航系统大大增强了系统的可用性和自主完备性,同时,提高了系统的联合定位精度。     

GNSS系统接收机自主完好性监测算法

提出一种适用于多星座情况的接收机自主完好性监测算法——基于完好性指标动态分配的完好性监测算法。该算法比传统算法更能适应多星座情况下不同星座观测量属性的差异,其可用性比传统算法提高2％～3％。在多星座和双频情况下,利用该算法分析完好性监测的性能,结果表明,该算法在LPV-200完好性要求下是适用的。     

异常环境下GNSS接收机性能测试平台开发

为了验证全球导航卫星系统(GNSS)接收机在电离层异常环境下的性能是否满足相应的技术规范要求,文章设计开发了GNSS接收机性能测试平台;该平台主要由信号仿真器、轨迹发生器、误差仿真模块、待测接收机以及性能测试模块组成,可以仿真不同电离层环境下的卫星信号,从而测定接收机在不同环境下的性能;详细介绍了误差仿真模块与测试模块的设计方案,并利用信号仿真器与接收机进行测试验证,证明了该平台的有效性。     

基于完好性与连续性风险的最优垂直保护门限计算

为降低飞行器精密垂直引导进近过程中的完好性风险和连续性风险,使接收机自主完好性监测(RAIM)算法能提供水平方向和垂直方向上的完好性保障,提出一种基于多假设解分离的RAIM算法来求解最优垂直保护门限(VPL)。在满足全球导航卫星系统(GNSS)完好性和连续性的前提下,优化GNSS系统对各假设故障模式的完好性风险和连续性风险分配,得到最优VPL。仿真结果表明,与传统基于斜率的RAIM算法相比,该算法能够提供更精确的VPL值,提高了系统可用性,并且随着卫星故障先验概率不断增大仍具有较好的鲁棒性。     

全球定位系统（GPS）的自主导航

GPS自主导航系统（ANS）将在21世纪头10年利用GPSBlockⅡR导航星投入运行，ANS将为用户提供180天的自主导航精度，即使GPS运行控制中心（OCS）瘫焕，也能提供自主导航，本文介绍ANS系统的总体设计，讨论系统设计中的一些问题以及航空航天公司（Aerospace Corporation)对ANS方案仿真所获得的ANS性能数据，介绍了ANS的分析方法和物理模型及其数学方程，对测量数据进行了实际仿真，仿真中考虑了影响导航性能的所有环境因素和硬件效应，给出了在正常运行条件下，在异常情况下（GPS卫星出故障），以及在核打击环境下的导航性能。讨论了导致ANS性能下降的不可观测误差源。     

基于自适应策略的权值修正累积历元RAIM算法

传统的接收机自主完好性监测(RAIM)算法对微小慢变故障的检测延迟较长,漏检率较高,不利于故障检测。针对这一问题,在奇偶矢量RAIM算法基础上,提出了一种基于自适应策略的权值修正累积历元的RAIM新方法。该算法根据单历元故障程度确定权值因子,进而调整选定“窗口”内各历元所占比例,以构造更有效的检测统计量,其中“窗口”的大小依据多次仿真实验确定。仿真结果表明,该算法相对于累积历元和传统RAIM方法检测延迟时间分别缩短了16.67%和56.52%,能更好地检测微小慢变故障。     

GPS定位系统终端

随着全球定位系统(GPS)的广泛应用及无线移动通信网建设的飞速发展,一种新型的通信服务业务——移动目标监控系统应运而生一该系统最大的特点是将GSM、GPS、GIS(地理信息系统)及计算机网络技术相结合,满足移动终端的管理、求助等需求,是现有电信服务业务的一个重要延伸服务、本文介绍了基于单片机W77E58的GPS硬件到软件的终端实现方案。     

带GPS的嵌入式报警器设计

文章介绍了使用UP—NETARM300开发平台并接入GPS模块和GSM模块从而实现带GPS嵌入式报警器的报警模型的设计方法。带GPS的嵌入式报警器的主要特点是时空变化可成为触发报警的原因，时空参数可作为报警信息的一部分。报警信息通过GSM发送短消息给代理服务器或机主，代理服务器或机主根据收到的报警信息进行相应的处理。     

体位变换通气系统建模仿真与控制算法研究

在简单介绍体位变换机械通气原理的基础上,针对智能呼吸保健椅机械结构设计的复杂性.为保运动的稳定性,重点研究了临床试验设备的机械结构和智能控制算法, 并进行了建模仿真研究.提出滑杆驱动式智能呼吸保健椅机械结构方案,利用ADAMS仿真软件建立方案的动力学仿真模型,并进行模型验证和仿真研究;设计了综合专家知识和PID控制理论的专家PID控制器,利用ADAMS和MATLAB的联合仿真能力对控制算法进行仿真研究.仿真结果表明,智能呼吸保健椅不仅具有一般摇椅的自然摇动功能,还能实现电机驱动控制下的目标动作,并且打滑幅度较小,说明机械方案的可行性,同时联合仿真结果表明了专家知识PID控制器的快速精确控制能力.     

行程控制的研究及其Matlab仿真

文章介绍了主井提升系统中三段式S型速度给定的数学模型,基于Matlab/Simulink构建了其仿真模型,给出了仿真结果。通过分析仿真结果表明,该种模型的S型速度给定方式停车准确,并且提升效率高,具有很好的应用价值。     

基于图像匹配的飞行器导航定位算法及仿真

在飞行器导航定位优化控制的研究中,针对无法获得GPS信号时,长航时飞行器捷联惯导系统存在误差,提出了关于图像地标的飞行器精确定位算法,为实现成像系统对捷联惯导系统的误差校正奠定了基础。利用特定地标在机载摄像机像平面上的图像信息,通过图像变换、匹配定位、坐标变换,解算摄像机空间三维坐标和三个姿态角。再根据摄像机坐标系与机体坐标系的变换关系,推算飞行器精确位置。通过计算机仿真对算法进行了验证,结果表明,提出的算法能够满足GPS不可用时长航的飞行器组合导航精度要求,研究结果对长航时飞行器导航具有一定借鉴和参考价值。     

元胞遗传算法的全局优化性能仿真分析

元胞遗传算法将遗传操作限制在邻域内进行,减缓了优势个体在群体中的扩散速度,具有更好的全局探索能力,在求解复杂优化问题中显示出优越性.与传统遗传算法对比,以选择压力作为分析手段,对元胞遗传算法进行定性分析.通过求解具有不同特征的函数,分析进化过程群体多样性变化.从进化过程群体分布图,直观得出元胞遗传算法具有较好的维持群体多样性能力;统计结果表明,元胞遗传算法能极大提高全局收敛率,并且求解稳定性更好.     

社区服务管理系统中服务网点配置算法的研究

服务网点配置问题是在社区服务管理系统设计中需要解决的一个重要问题。由于社区服务具有海量、并发、不确定的特性,使得服务网点配置问题成为一个NP-hard问题,使用传统优化方法很难得到最优解或满意解。本文使用改进的遗传算法和绝对中心点算法,并用VB完成算法的编制,用来解决这个问题。试验证明获得了良好的效果。     

基于Proteus的定位系统仿真设计

随着单片机技术在工控领域及社会生活的各个方面得到广泛应用，对单片机开发成本及速度的要求也越来越高。按照传统的模式，在整个项目开发过程中，先根据控制系统要求设计原理图，制作硬件电路；然后进行软件编程，通过仿真器对系统硬件和软件调试；最后将调试成功的程序固化到单片机中。这一过程的主要问题是应用程序需要在硬件完成的情况下才能进行调试。虽然有的软件可以进行模拟调试，但是对于一些复杂的程序（如人机交互程序），在没有硬件时，界面没有真实感，给调试带来很大困难。在软硬件的配合中如果需要修改硬件，就必须重新制板。纵观整个过程，无论是从硬件成本上，还是从调试周期上，传统开发模式的效率都有待提高。能否只使用一种开发工具，兼顾仿真、调试、制板以及最大限度的软件模拟来作为单片机的开发平台，从而取代编程器、仿真器、成品前的硬件测试等。     

GPS信息模拟程序的研究与实现

本文论述了在对GPS－OEM板进行开发时GPS信息模拟程序的必要性,讨论在DOS平台和Windows平台下这一程序的设计思想和实现方法,并给出程序实现代码。     

基于矢量叠加的逐步消除加权运动估计仿真研究

提出了一种基于帧间矢量叠加的逐步消除加权全局运动估计方法.算法对帧间估计的基准进行了分析,考虑到差错平面在全局极值点的小范围附近满足单调性条件是可能的这一假设,提出了帧间矢量叠加法,以较小的搜索范围获得了更好的估计结果;针对全局运动估计的目的,在获得的局部运动矢量的基础上,首先对各局部矢量方向和相对于均值的距离进行判断,排除可靠性较低的局部运动矢量,然后对可靠性高的局部运动矢量进行计算以获得有效的全局运动矢量.对多个图像序列进行仿真实验,结果显示所提出的算法具有良好的性能,PSNR提高了5.77%～34.18%.