GPS/INS组合导航系统的研制及飞行鉴定

把低成本捷联式惯性测量装置(IMU)和单通道P码全球定位系统(GPS)接收机加以组合可提供精确的导航解,并具有对飞行中IMU进行校准和对准的能力。这种组合系统利用惯性导航系统(INS)的速度来辅助GPS进行搜索和跟踪,而GPS的测量值用来估算IMU的误差。本文介绍了一种分离数据技术,这种技术可使GPS卡尔曼滤波器和INS卡尔曼滤波器不依赖卫星瞄准线伪距和距离变化测量值而独立工作。这个系统用GPS接收机和INS计算机各自的硬件为GPS或IMU单独导航提供了模块性和反向工作模式。当GPS接收机的工作周期小于四颗卫星的覆盖范围时,也用气压高度计数据来扩展它的工作范围。本文介绍了从YPG激光试验靶场得到的飞行数据。这些试验结果显示了期望的导航精度和转移对准能力。     

SINS辅助GPS检测技术在弹载组合导航中的应用

针对弹载SINS/GPS深组合导航系统提出一种动态检测GPS信号有效性的方法。推导了基于卡尔曼滤波理论和GPS伪距、伪距率量测的SINS/GPS深组合导航算法,通过分析滤波器残差统计特性设计了基于残差χ2检验的GPS信号故障检测算法和基于切比雪夫大数定理的GPS信号故障隔离算法。理论和仿真分析表明:利用SINS辅助GPS故障检测可进一步提高深组合导航系统的动态抗干扰能力,在GPS单颗或多颗卫星数据出现故障的条件下有效保障组合导航系统的导航精度。     

一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案设计

为了提高SINS/GPS松组合导航系统的高动态、抗干扰性能和导航精度,设计一种SINS辅助GPS跟踪环路的新型松组合导航系统方案。在不改动原有松组合系统总体结构的情况下,通过校正后的SINS速度信息计算出辅助频率,对GPS跟踪环路进行辅助。一方面,降低载波环噪声带宽,减小码相关间隔,提高了载波环和码环的跟踪精度,进而提高组合系统的导航精度;另一方面,降低了载体高动态对跟踪环路的影响,压缩环路带宽,使环路的动态性和抗干扰性增强。     

一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助微机械捷联惯性导航系统/全球定位系统超紧组合导航系统

为解决高动态、恶劣全球定位系统（GPS）环境下微机械捷联惯性导航系统（MEMS-SINS）/GPS超紧组合导航系统抗干扰能力差的问题,提出一种适用于高动态强干扰环境的视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合导航系统。将双目视觉提供的姿态信息引入MEMS-SINS/GPS超紧组合系统中,提高了平台失准角的可观测性;推导了系统的状态方程和量测方程,使用模糊控制方法对两个子滤波器的导航结果进行信息融合。通过数字仿真验证了该系统方案设计的可行性：当GPS信号受到强噪声或多径干扰造成跟踪精度下降时,双目视觉辅助MEMS-SINS/GPS超紧组合系统可以有效降低导航误差,系统位置误差和速度误差分别保持在5.0 m和0.5 m/s以内,有效地解决了低空飞行器在GPS信号被遮挡或干扰情况下的导航问题。     

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。     

GPS/INS超紧组合系统综述

介绍了GPS/INS超紧组合系统的概念,按照结构与信息处理方式的不同将超紧组合系统分为INS辅助GPS超紧组合、相关深组合和非相关深组合三种模式,在给出不同模式超紧组合系统结构的基础上对比分析了各自的特点,综述了GPS/INS超紧组合系统的国内外发展现状,指出超紧组合系统的关键技术与未来的发展方向。     

通过模拟多普勒频移实现对GPS时间系统的干扰

针对GPS系统对时间的敏感性,提出了一种对GPS时间系统进行干扰的方法。此种方法采用转发式干扰的模式,模拟动态条件下多普勒频移对信号造成的码率偏移,对GPS信号的相关函数峰值做出连续的牵引。仿真表明:采用该方法能够对GPS信号进行有效干扰,且相对于传统的转发式干扰而言,在隐蔽性和相关峰可控性两个方面大大增强。     

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。     

基于动态判断的组合导航性能改进方法

针对微机电系统(Micro Electro Mechanical System,MEMS)-惯性导航系统(Inertial Navigation System,INS)/全球定位系统(Global Positioning System,GPS)组合导航在城市车载导航应用中的定姿性能和GPS中断时的定位性能精度较差的问题,提出了一种基于动态判断的组合导航性能改进方法。该方法将车辆的动态分为三种,并设置了车辆在各个动态下的姿态约束和运动模型,然后利用惯性元件的输出判断出当前动态,并选择对应动态的姿态约束实时修正MEMS-INS定姿结果。当GPS中断时,则选择相应的运动模型进行定位推算,以便控制MEMS-INS定位误差。通过实验证明,该方法有效改进了MEMS-INS/GPS车载组合导航的性能。     

GPS/INS组合导航系统的研究

文中叙述了GPS和INS的综合模式以及组合导航的误差模型,并且利用卡尔曼滤波对GPS和INS信息进行建模及仿真,说明GPS/INS组合系统不但可以提高制导精度,还可以估计制导误差.     

弹道导弹GPS/惯性组合导航系统的研究

论述了GPS和惯导的综合模式以及组合导航的误差模型,并利用卡尔曼滤波对GPS和惯导信息进行建模及仿真结果,说明GPS/惯导组合系统不但可以提高制导精度,还可以估计制导误差.     

GPS/IRS组合式导航系统的设计方法

安装在商用惯性基准系统(IRS)里的GPS接收机样机的研制与试验目前已经完成。1986年的飞行试验验证了机动飞行时的动态性能、在低信噪比环境下的工作情况、以及使用BIOCK I GPS卫星,典型精度为20～30m,卫星仰角为零度时的工作情况。还验证了高度和时钟辅助的作用。用GPS与IRS组合设计方法克服了惯性系统许多公认的缺点(包括无界位置误差和自动驾驶仪的初始化)以及单独的GPS的缺点(例如不良的卫星轨道几何关系,动态噪声和卫星遮拦)。本文阐述GPS/IRS组合在一起的优点以及设计方法,本文还总结了GPS接收机样机的一些试验结果。     

基于磁传感器/GPS组合制导飞行弹体的姿态和位置估计

提出一种基于磁传感器/GPS组合制导的飞行弹体的姿态和位置估计方法。使用两个简化的随机动态方程分别建立飞行弹体的轨迹和姿态动态模型,利用GPS和磁传感器的测量值,基于Kalman滤波和Unscented变换(UT)的组合滤波器,得到弹体轨迹和姿态角的估计值。对155 mm旋转弹的仿真结果表明了该方法的可行性和有效性。     

GPS／SINS 深组合导航技术综述

介绍了GPS／SINS深组合导航系统的技术发展历程。与传统的标量跟踪相比,阐述了基于矢量跟踪的深组合导航系统的关键技术及优劣势。按照导航系统结构和信息处理方式的不同,将GPS／SINS深组合导航系统分为集中式、相干分布式和非相干分布式,分析对比了这三种主要深组合模式的性能特点。论述了GPS／SINS深组合导航系统的发展现状,指出了深组合未来的研究方向和发展趋势。     

GPS/SINS组合系统

简要介绍了捷联惯导系统(SINS)和导航星全球定位系统(GPS)结构原理,并提出GPS/SINS组合系统的应用和原理。着重论述了GPS系统的优点以及GPS/SINS组合系统应用的价值,提出战术导弹采用GPSC/A码动态接收机是修正低成本、低精度SINS系统误差的好方法;指出GPS/SINS组合系统是实用的、性价比优良的组合制导系统,有着广阔的应用前途。     

SR-CDKF在组合导航直接法滤波中的应用

为了解决SINS/GPS组合导航系统姿态、速度和位置等导航参数的非线性估计问题,提出了一种基于平方根中心差分卡尔曼滤波(SR-CDKF)的直接式滤波估计方法。系统状态方程选取惯导力学编排方程,系统状态向量和观测向量分别选取SINS导航参数和GPS输出参数,构建了SR-CDKF滤波器。该滤波器可以使导航参数动态过程得到直接反映,并使得直接式滤波计算流程得以实现。以MATLAB中areoblk_HL20模块为基础构建了仿真系统并进行了仿真。仿真结果表明,该算法具有较高的滤波精度、良好的滤波收敛性和稳定性,能使非线性模型下SINS/GPS组合导航系统的导航要求得到满足。     

基于全球定位系统的相机标定方法研究

采用标定模板进行相机标定是目前广泛应用的方法。由于标定模板的限制,该方法在大视场、远距离工作时不能覆盖所需画面的全部,不能实现对相机的准确标定。结合全球定位系统实时动态（GPS RTK）定位工作模式的高精度全方位坐标信息获取技术,提出一种基于GPS的相机标定方法。该方法基于GPS RTK工作模式获取GPS质心在WGS-84坐标系中的坐标信息,通过坐标转换得到世界坐标系中的坐标位置;用被标相机拍摄GPS在不同位置的图像,采用Harris角点检测算法获得GPS质心的图像坐标,根据成像模型及相机投影矩阵,实现相机标定。实验证明,该方法可有效获取全方位的空间坐标信息,与传统相机标定方法相比,图像像素标定均方误差仅为0.125 36,是一种行之有效可取代标定模板的相机标定方法。     

一种新型导航系统在空空导弹上的应用

空空导弹具有重量轻、体积小,工作时间短等显著特点,传统的弹载导航系统主要是捷联惯性导航系统,它包括陀螺和加速度计,将一种新型导航系统——无陀螺捷联惯导/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域;无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)中只包含有加速度计,基于一种九加速度计配置方式,推导了GFSINS系统方程,并给出了导航系下GFSINS/GPS组合导航系统的卡尔曼滤波方程;仿真结果表明:GFSINS/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域具有可行性。     

对GPS／INS组合制导系统的干扰技战术研究

论述了GPS／INS组合制导的基本原理,分析了GPS／INS组合制导系统的强弱点,并从技术和战术两个层面探讨了对GPS／INS组合制导系统的干扰问题。     

GPS失锁情况下基于神经网络的组合导航算法研究

文中针对GPS/SINS组合导航系统中GPS信号失锁问题进行研究,采用基于神经网络的组合导航算法.在GPS信号失锁时间段内,用神经网络模拟GPS的信息,进行信息融合.文中给出了基于神经网络的组合导航系统模型,并进行了数学仿真研究,结果表明,引入了神经网络的组合导航系统,在GPS信号失锁时,能保证一定的导航精度.本文为组合导航系统中GPS信号失锁问题的解决提供了一种方法.