信息融合技术及其在组合导航系统中的应用

对目前应用较为普遍的基于联合卡尔曼滤波的信息融合算法进行了改进 .用计算加权系数的方法代替了原来的计算加权矩阵 ,从而避免了求解滤波误差方差阵的逆矩阵 .首先介绍了联合卡尔曼滤波的基本原理、结构形式和算法 ,然后对其改进的算法进行了分析 ,最后以INS/GPS组合导航系统为例 ,对该算法进行了验证 .仿真计算结果表明 ,该算法对于抑制滤波发散、提高整个系统的精度和运算速度是行之有效的 .     

测量融合在组合导航系统中的应用研究

介绍了测量融合的思想,讨论了基于线性均方估计和极大似然估计的测量融合算法,在其基础上提出了考虑飞行参数统计信息的测量融合方法,并以捷联惯导/GPS/罗兰 C/Doppler 组合导航系统为例,研究了测量融合在组合导航系统中的应用。最后采用蒙特卡洛方法进行了仿真,仿真结果表明,与基于极大似然估计的测量融合算法相比,采用本文算法的组合导航系统具有更高精度。     

远程AUV组合导航技术研究

AUV通常采用SINS/DVL组合导航系统导航,然而在大航程时存在很大的定位误差.针对远程AUV的大航程及在水下状态自主航行存在的问题,提出定时引入GPS信息达到提高导航精度目的.文中重点介绍一种采用SINS/DVL/GPS水下组合导航方式,通过定时引入GPS信息,提出组合滤波器设计方案,仿真结果验证了此设计方案可有效提高系统导航定位精度.     

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.     

最优平滑算法在GPS/SINS组合导航系统事后分析中的应用

组合导航系统通常采用Kalman滤波来实现对系统状态的估计，由于最优乎滑算法的精度比Kalman滤波的精度高，并且平滑结果反映了系统在理想情况下能够达到的潜在精度．因此可以采用最优平滑算法对组合导航系统进行事后分析。本文介绍了R-T-S最优平滑算法，并将其应用于某船用GPS／SINS组合导航系统的时候分析和处理中，给出了系统仿真结构图，进行了仿真。仿真结果表明，平滑算法是一种有效的事后分析方法。     

一种水下航行器组合导航系统研究

设计了一种采用陀螺罗经和多普勒速度仪组合加GPS间歇校正的水下航行器组合导航系统，建立了该组合导航系统的无迹卡尔曼滤波模型，并利用MATLAB软件对其进行了数学仿真验证。从仿真结果看出，陀螺罗经的误差值与陀螺罗经误差滤波估计值基本吻合，这表明，GPS间歇校正的引入可以实现航行器位置高精度校准和陀螺罗经随机常值误差的准确估计，该组合导航系统能够满足一般水下航行器的导航定位的需要。     

某车组合导航系统研究

该文论述了战车建立组合导航的必要性并分析了几种组合导航方式的优缺点。结合现有软硬件资源,确定了某车组合导航的方案,提出了实现某车组合导航中的难点。根据模拟试验的结果,说明在该车上实现组合导航是完全可行的。     

捷联惯导/天文组合导航

为了有效提高惯性导航精度,文中介绍了一种基于星敏感器的捷联惯导组合导航方法。首先分析了捷联惯导／星敏感器组合导航系统的工作原理。其次,对组合导航系统进行建模,分析系统误差,通过捷联惯导和星敏感器的输出构造量测值,建立系统的误差状态方程和量测方程。最后,利用间接卡尔曼滤波,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的位置、速度和姿态角。最终,通过对仿真结果的分析证实了该方法的有效性。     

组合导航信息融合技术研究

分析了联合卡尔曼滤波算法中参考系统、主滤波器以及局部滤波器的特点,给出了组合导航系统的联合滤波算法的具体描述,提出了一种基于广义特征值分解的自适应信息分配策略,该分配策略可以保证联合滤波器整体的性能能够随时接近其中性能最优的局部系统．结果表明,采用组合导航信息融合技术在工程实践上确实可以解决根据组合导航局部滤波器性能随时调整信息分配策略的问题．     

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.     

水下航行器组合导航仿真系统设计与实现

建立了自主水下航行器SINS／DVL组合导航的实时仿真系统，给出了以PC104计算机为核心的AUV导航仿真系统设计方案，包括导航系统的基本硬件（CPU模块和扩展模块）和软件组成（惯性传感器模块、DVL和深度计、采样模块以及导航解算模块），介绍了AUV模型解算系统、组合导航解算系统、模块间通信等的设计原理。通过建立AUV数学模型的方法模拟出AUV运动参数来设计实际导航系统，避免了半实物仿真的时间、经费等耗费。仿真试验表明，模型和导航算法正确，所设计的导航仿真系统能够模拟传感器输出，并完成各种数据的采集、运算及组合导航工作方式和工作状态的转换，计算精度满足要求，方案可行。该系统可用于AUV系统的试验及性能分析，为AUV的导航定位提供保证。     

SINS/伪卫星组合导航系统

GPS能够提供全天候的实时高精度定位，但有时GPS系统不能工作，伪卫星的引入可以解决这一问题。文中研究了伪卫星导航原理，分析了伪卫星导航系统存在的问题以及解决方法。研究了SINS／伪卫星组合导航系统，给出了组合导航方案、误差方程和卡尔曼滤波算法，并进行了仿真研究。仿真结果表明．SINS／伪卫星组合导航系统可以有效抑制惯导系统的误差发散。伪卫星在GPS不可用时提供了另一种可行的区域导航定位方案。     

水下自主导航机器人系统

在水下机器人被广泛应用的背景下,能够实现水下自主导航的机器人具有极高的应用价值。为了打破水下机器人运行需要人为干预的瓶颈,更好地发挥小型机器人水下的灵活性,设计并制作了一种可自主导航的水下机器人系统。该系统机械上采用Pro/E作为三维造型软件,用快速成型设计并制造了水下机器人的主体;硬件上使用摄像头采集数据,并使用红外测距模块及电子罗盘模块实现定位功能;嵌入式软件层将传感器数据进行采集后,对数据进行相应的图像识别和处理,最终识别障碍物并做出相应动作;同时,数据和视频流可通过无线模块传送到上位机,上位机将数据接收后进行相应显示,并可直接显示视频流,方便调试的同时也可对水下环境进行实时监控。该系统实现了自主的水底避障、探测,以及自行返回出发点的完整功能,对于水下探测活动具有一定的实用价值。     

地磁导航在水下航行体导航中的应用

地磁导航作为一种自主导航技术,具有隐蔽性好、稳定及精度高的特点,非常适合水下航行体使用.介绍了地磁导航在国内外的研究现状和发展趋势,对地磁数据库的获得、地磁导航匹配算法、地磁异常信息与惯性导航信息融合算法以及高精度快响应的传感器研制等关键技术进行了分析,为提高水下航行体的远程导航精度与导航自主能力提供了参考.     

适用于空空导弹的SINS/GPS组合导航系统

针对空空导弹的特点,对适用于空空导弹的SINS/GPS组合导航系统进行了研究,明确了组合导航系统对火控系统的设计约束,设计了冗余空空导弹组合导航系统结构使导航系统更健壮;选择了当地地理系作为组合导航系统的坐标系,推导了在此坐标系下组合导航算法状态方程和量测方程;最后进行了蒙特卡洛法仿真,验证了组合导航算法设计的可行性与实用性,具有良好的工程应用前景。     

GPS/SINS/CNS 组合导航在航天器上的应用

针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。