旋转GNSS双天线/MIMU紧组合系统算法

为了提高旋转全球卫星导航系统(GNSS)短基线双天线/微惯性测量单元(MIMU)组合系统的定向精度,该文构建了其紧组合系统。紧组合算法将GNSS的伪距、伪距率和载波相位作为旋转GNSS双天线/MIMU组合系统的观测量,用扩展卡尔曼滤波进行估计,估计得到的状态量对系统进行闭环反馈,最后得到组合系统的定向结果。对旋转GNSS双天线/MIMU组合导航系统的船载试验数据进行了紧组合离线解算,结果表明,当GNSS基线为0.3 m时,组合系统的航向误差小于1°,俯仰角和横滚角误差小于0.1°。     

基于PC104多DSP并行处理系统

针对嵌入式组合导航系统,研制了一种基于PC104总线的嵌入式多DSP并行处理系统.该系统采用PC/104 CPU模块作为控制系统,三路独立的DSP处理模块组成数据处理模块,PC/104主机与F206DSP的数据交换是通过共享存储器完成的,系统接口译码则由CPLD器件完成.本文还就该系统的数据交换、中断通信和CMD文件软件设计进行了介绍.     

冷原子导引囚禁磁场的计算及分析

为了研究冷原子在磁导引中的运动规律,设计优化导体结构、电流和偏置磁场,本文根据毕奥-萨伐尔定律计算理想化导体的常规数值解,并由Matlab和VC混合编程设计出导线磁场计算工具;根据麦克斯韦方程组选择Ansoft MaxweU计算宽导线、复杂结构导体、通交变电流等情况的有限元数值解.取宽度为100μm,高度为10μm的宽导线,计算离导线表面不同距离处的磁场值;计算V型波导平板夹角为30度和90度的磁场;比较交流Ioffe磁阱的横向与斜向磁场分布.计算结果表明:在100μm以下宽导线磁场与理想值偏离;两种角度下V型波导的磁阱中心高度为1.55mm和0.4mm;距离交流Ioffe中心2.3mm处的横向磁场大小是O.64G,斜向是1.68G.得出以下结论:在距离宽导线表面宽度值以下时需要考虑尺度因素;V型磁导引平板夹角越小产生的磁阱高度越高;Ioffe交流磁阱的斜向阱深大于横向.     

SINS/计程仪/重力无源组合导航系统仿真研究

针对现代应用环境对导航系统自主性、高精度、无源性的要求,提出了捷联惯性(SINS)/计程仪/重力组合的无源导航方案。深入研究了SINS/计程仪/重力的信息融合算法,构建了SINS/计程仪/重力组合导航可视化仿真系统,实现了传感器仿真模块构建、组合导航计算、地图和轨迹显示等功能。仿真系统的计算结果表明,SINS/计程仪/重力组合导航系统姿态、速度和位置精度稳定,能够满足长时间、一定精度的导航要求,具有广阔的应用空间。     

光纤陀螺定位定向导航系统研究

在光纤陀螺IMU的基础上,设计了信号处理电路、导航计算机、转位机构等,采用Kalman滤波技术,建立了相应的状态方程和量测方程,研制了SINS与卫星导航全球定位系统(GPS)、里程计等辅助信息组合的定位定向导航系统,并给出试验结果及主要技术指标,该系统可广泛应用于陆用车辆导航.     

旋转加速度计全张量重力梯度仿真

为了给国内重力梯度仪的实物制造夯实理论基础,该文主要研究了伞型全张量旋转加速度计重力梯度仪信号模拟的产生。通过半物理仿真实验模拟了伞型重力梯度仪的测量过程,并对全张量重力梯度仿真系统进行性能测试。测试数据为MATLAB生成的理想状态下的伞型重力梯度仪三圆盘加速度计数据,将该数据载入全张量重力梯度仿真系统中,解调得到交叉和内联重力梯度分量,经过线性运算得到测量坐标系下的全张量重力梯度值,再进行坐标系转换,得到平台坐标系下的重力梯度值。结果表明,该仿真系统测量精度达到1E(1E=1×10^-9 s^-2)。     

提高GPS精度的差分定位定速算法

针对GPS高精度应用环境的要求,研究了GPS差分定位定速算法。推导了利用双差法计算载体位置和速度的具体算法,并建立了具体的计算流程图。利用实验室两台NovAtel OEM—1双频GPS接收机观测的静态数据进行验证,结果表明:差分GPS算法有效减小了GPS的测量误差,扩展了GPS的应用范围,双差法确定的飞机位置误差小于0.1 m(1σ),速度误差小于0.008 m/s(1σ)。     

一种两步式相关极值重力匹配算法

针对相关极值重力匹配算法实时性较差且要求初始误差较小的问题,该文提出一种两步式相关极值重力匹配算法。首先使用快速均方差相关(MSD)算法进行粗匹配,然后提取合适的粗匹配结果作为刚性变换的基准,将惯性导航系统(INS)轨迹变换到实际轨迹附近,产生新的待匹配轨迹,最后在新待匹配轨迹附近进行精确搜索,寻找代价最小路径。通过仿真实验验证了两步式匹配算法效果。两步匹配结合2种方法的优势,使重力匹配法适应于INS初始误差较大的情况,提高效率和实时性,同时保持匹配结果的高精度。     

捷联式重力无源导航系统

为了满足水下运载体长航时、高精度、低成本的导航需要,提出由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统、计程仪、深度计、光纤陀螺捷联式重力仪和数字重力异常图组成的捷联式重力无源导航系统。运载体的位置由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统给出;光纤陀螺捷联式重力仪、计程仪和深度计组成水下捷联式重力测量系统,以激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统提供的位置信息、计程仪提供的速度信息和深度计提供的水深信息作为观测量,应用扩展卡尔曼滤波计算出东、北、天坐标系下加速度计比力值,使用低通滤波实时获得重力值和重力异常值。根据存贮在计算机中的数字重力异常图,运用相关极值法,计算得到运载体位置。2019年底,捷联式重力无源导航系统进行了长时间船载试验,对该系统试验数据进行了离线处理。试验结果表明,在匹配海域内,运载体位置误差小于1个重力异常图格网大小。     

带大容量存储的DSP并行处理系统的硬件设计

为了满足精度高、实时性好、成本低、体积小的导航数据处理系统的要求,提出了一种带大容量存储的DSP并行处理硬件系统.该系统数据处理能力强、通用性与可扩展性好,并且能够满足大容量数据存储的需求,可广泛地应用于数字信号处理的各个领域.