基于新息正交原理的抗差UKF及其在INS/GPS组合导航中的应用

为提高标准UKF对异常的量测噪声统计的鲁棒性,提出了一种基于新息正交原理的抗差UKF算法.该算法根据新息序列的正交性确定最优的抗差因子,而后通过对新息协方差阵引入抗差因子在线调整滤波增益,进而抑制异常量测对滤波解的影响.将提出的算法应用于INS/GPS组合导航系统进行仿真验证,并与标准UKF和现有的抗差UKF进行比较,结果表明,当量测噪声统计不准确时,提出的基于新息正交原理的抗差UKF滤波性能明显优于上述两种算法,提高了组合导航系统的定位精度.     

随钻测量用微小型惯性测量单元设计

为满足随钻测量仪器在小口径油井、高频振动、强冲击等环境中的应用需求,使用光纤陀螺与石英挠性加速度计作为传感器组件,设计加速度计信号采样电路,小型化导航计算模块采用SOPC＋SDRAM＋FLASH,完成传感器信号采集、误差补偿、导航解算以及与上位机通信等功能。惯性测量单元（ IMU）集成了电源模块、传感器组件和导航计算机,最终制作成38 mm的随钻测量仪器。实验结果表明：当井斜角不小于5°时,样机能够达到系统姿态解算精度要求（井斜角误差小于±0.2°,方位角误差小于±2°,工具面角误差小于±0.2°）。     

变电站巡检机器人组合导航实验

巡检机器人应用于变电站的巡检工作,可提高变电站的智能化程度.导航和控制是机器人自主运行的重要组成部分,利用信息融合技术可在一定程度上弥补单个传感器在精确度和稳定性方面的缺陷,提高系统实用性.设计了系统的硬件平台以及相应的Kalman组合导航滤波算法,并进行了测试,结果表明,通过对GPS和INS进行信息融合,可提高导航的稳定性.     

固定双桨驱动的无人水面艇自主直线路径跟踪系统

针对直流电机驱动固定双桨的无人水面艇,介绍了一种自主直线路径跟踪系统,该系统由岸基监控系统和艇载控制系统组成,具有自主航行和遥控航行两种工作模式,可在自主航行出现危险时切换到遥控模式,保证航行安全。岸基监控系统通过数传电台与艇载控制系统通信,向艇载控制系统发送控制命令,接收并显示其传回的状态信息;艇载控制系统以工控机为主控单元,进行数据采集与解算,与岸基监控系统通信,并为直线路径跟踪控制算法提供程序接口;GPS双天线高精度测向定位系统为直线路径跟踪控制算法提供位置和航向信息,直线路径跟踪控制算法根据距离偏差和航向偏差计算出左右两侧电机电压,进而控制无人水面艇航行。实验分别采用了PID、模糊控制和模糊PID三种控制方法,系统实际水上实验表明,在风力2~3级,晴到多云天气条件下,无人水面艇对目标路径的最大跟踪误差小于0.6 m。     

基于多异类传感器信息融合的微型多旋翼无人机实时运动估计

针对无人飞行器视觉定位结果存在较大时延而影响飞行器运动状态估计精度的问题,提出了一种基于多传感器数据融合的实时运动估计方法.首先,利用机载惯性测量元件(IMU)提供的姿态信息优化单目视觉定位算法,使得视觉定位结果的时延减小.然后,在利用卡尔曼滤波器估计飞行器运动状态的过程中,考虑了视觉定位结果的时延,利用加速度信息进行时延补偿.最终得到实时的高精度运动估计结果.在自主研制的四旋翼飞行器系统上对本文提出的方法进行了验证.通过与不考虑时延的方法的结果以及真实数据进行比较,证明了本方法的有效性.     

基于ADS8568的八路数据采集系统设计

为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型.该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统.该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储.经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值.     

徒步导航系统中的自适应步态优化检测方法研究

针对步态检测的可靠性和准确性成为制约个人徒步导航定位系统高精度定位的主要因素,提出一种基于K均值聚类参数调整的自适应步态检测算法。首先研究行走过程的足部运动规律,并分析惯性测量单元输出加速度和角速率的数据特征,提出采用比力幅值滑动方差作为检测依据的步伐检测方案;分析滑动方差窗口参数、初始检测阈值参数和误检修正时间参数对于检测结果的影响并指出三者的关系,确定窗口参数、初始阈值选择的一般准则以及利用K均值聚类自适应确定时间参数以纠正初始检测结果中误检步态的可行性。利用实验室现有MEMS传感器开展了5组不同状态下的徒步实验,实验结果验证了步态检测算法的可行性和有效性。     

Analysis of General Ideal Proportional Navigation Guidance Laws

In this work, the capture region of the general ideal proportional navigation guidance law is analyzed with the following constraints: (i) the target's input acceleration is subject to independent or magnitude saturation, and (ii) the missile's input acceleration is subject to magnitude saturation. In addition to the case of unbounded maneuverability of missile with or without knowing the target acceleration, the necessary and sufficient condition for a bounded maneuvering missile that captures a nonmaneuvering target is also derived. Furthermore, the conditions that result in zero impact velocity are discovered and discussed in some of the cases. The capture regions that cannot be obtained analytically are determined numerically by a powerful classifier, the least square support vector machines. To have the capture region ready for least square support vector machines, all the state variables are transformed into modified polar variables and non‐dimensionalized to reduce the number of independent variables. In order to make the implementation possible in real time, an approximation of the Gaussian radial basis function is adopted to obtain the corresponding nonlinear feature mapping function. Through numerous numerical experiments, the proposed technique is found to be adequate for storing the capture region in an onboard fire control computer.     

基于.NET技术动态导航菜单的设计与实现

通过树型菜单,用户可以对资源的结构、类型有直观的了解,但目前很多B/S系统的菜单还是通过代码生成的。为此,基于.NET技术,通过开源项目Peta Poco实现代码,设计并实现了动态导航菜单系统;介绍了数据库设计、算法思想。该技术避免了静态目录树下因数据源经常性改变而频繁修改程序代码的弊端,导航菜单通过数据库进行控制,提高了系统的安全性,使管理变得更加灵活、高效。     

一种改进的高精度组合导航滤波算法仿真

在INS/GPS组合导航系统的研究中,为了解决非线性滤波算法在系统模型不确定情况下出现的滤波精度低、鲁棒性差的问题,提出了一种将强跟踪滤波算法与容积卡尔曼滤波算法(CKF)相结合的组合导航滤波算法(SMFCKF).SMCKF算法将强跟踪滤波算法中的多重次优渐消因子引入到CKF算法的状态预测协方差矩阵中,对不同的状态通道进行相应的渐消.通过建立INS/GPS组合导航系统的非线性模型,对改进的滤波算法进行仿真,结果表明改进的滤波算法提高了滤波精度和鲁棒性,滤波效果优于CKF算法,适合应用于INS/GPS组合导航系统中,为飞行器组合导航优化提供了参考.