基于零速/航向自观测/地磁匹配的行人导航算法研究

目前行人导航技术正发挥着越来越重要的作用,而无全球导航卫星系统（GNSS）环境下的行人导航定位成为其不可或缺的环节。以自包含传感器为硬件平台,针对无GNSS环境下的行人自主导航定位展开研究,提出一种基于“2+2”分级模式的零速判别方法,并设计一种惯性导航系统的零速修正卡尔曼滤波算法,有效提高同一参数阈值下零速判别的准确性与可靠性、抑制传感器误差发散;研究行人初始静态下磁航向误差观测算法及行人运动状态下的零速航向误差自观测算法,解决了行人长时间行走航向发散问题;提出基于多层约束和K近邻算法的地磁匹配算法,并实现基于零速修正/航向误差自观测的行人导航算法与地磁匹配算法的融合,提高了行人导航定位精度与可靠性。实际数据测试验证,所提基于零速修正/航向误差自观测/地磁匹配的行人导航算法可有效提高定位精度79%以上。     

箭载GLONASS弹道确定及精度分析

针对运载火箭GLONASS数据处理的任务需要,分析GLONASS导航电文和PZ-90坐标系下卫星加速度简略公式,建立箭载GLONASS单点定位数学模型,利用实测任务数据进行箭载GLONASS定位精度分析和特征点时刻弹道参数分析。计算结果表明,该算法简单、实用,箭载GLONASS定位精度位置约25 m,速度精度0.03 m/s,能够满足高精度的导航定位需求,对GNSS导航系统定位数据处理和精度分析及增强GNSS导航定位的完备性具有参考价值。     

低成本IMU/GPS车辆组合导航系统设计与仿真研究

设计了一种低成本的IMU/GPS车辆组合导航系统.采用低精度的陀螺仪和加速度计作为惯性测量器件,构成惯性测量装置(IMU);然后,将该IMU与GPS构成组合导航系统,通过设计高效的组合导航算法来提高组合系统的定位精度.实验仿真结果表明,该低成本IMU/GPS车辆组合导航系统具有较高的导航精度,同时有效降低了系统成本.     

基于状态检验的捷联惯性/星光/卫星组合导航容错技术研究

当星光导航或者卫星导航信息出现故障时,捷联惯性/星光/卫星组合导航系统组合精度将严重下降.针对该问题,本文提出了一种基于状态X<'2>检验的容错捷联惯性/星光/卫星组合导航算法,设计了状态X<'2>检验的故障检测方法,提出了组合导航系统的故障诊断和容错导航算法.利用仿真试验对所提算法进行了验证,结果表明基于状态X<'2>检验的容错捷联惯性/星光/卫星组合导航算法是可行和有效的,能够有效提高组合导航的精度和可靠性.     

基于滑动窗迭代最大后验估计的多源组合导航因子图融合算法

在应用因子图算法完成多源组合导航数据融合的过程中,子系统观测噪声的时变特性将对导航状态估计的准确性产生极大影响。为解决这一问题,提出一种基于高斯模型下的子系统观测量均值向量和协方差矩阵的估计算法。该算法利用因子图最优化过程中每个迭代周期下的观测量残差,实时地更新各个子系统观测量的均值向量和协方差矩阵的最大后验估计值,从而得到更加准确的导航状态估计值,在提出新算法的同时也验证了新算法对最优化过程收敛性的影响。仿真测试与实验测试结果表明,与已有的标准因子图算法、基于最大似然估计的因子图算法和基于最大后验估计的因子图算法相比,所提出的基于迭代最大后验估计的因子图算法能够有效提高子系统观测状态变化时的多源组合导航估计精度。     

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.     

捷联惯性/天文组合导航信息融合方法研究

为了提高弹道导弹捷联惯性/天文组合导航系统的精度及其在实际工作环境下的自适应性,本文对导航元器件误差进行深入分析,提出了一种基于自适应卡尔曼滤波的状态转移矩阵算法。该方法将简化的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法与状态转移矩阵校正方法相结合,通过自适应滤波方法来补偿由于复杂工作环境而引入的元器件误差,并利用状态转移矩阵法校正主动段积累的速度、位置误差。通过实际弹道数据的仿真分析表明,新算法能够适应实际工作环境中元器件误差的时变特点,增强了系统对工作环境的适应能力,提高了导弹的导航精度。     

弹道导弹INS/GNSS/CNS组合导航系统研究

提出了弹道导弹惯性/卫星/天文组合导航系统的方案与组合结构,分析并建立了组合导航系统的误差模型,采用了联邦滤波器进行组合导航系统导航状态的最优估计,并进行了组合导航系统的仿真计算.仿真结果表明采用卫星导航定位系统和天文导航系统对弹道的惯性导航系统进行辅助将大幅度提高弹道导弹的导航精度,具有重要的实际意义.     

基于自适应滤波的惯性+多模卫星组合导航算法研究

惯性+多模卫星组合导航系统通常采用定常参数的加权最小二乘算法进行多传感器信息融合,若加权系数与实际噪声统计特性不吻合,将会对组合导航精度产生不利影响.为解决该问题,提出一种基于自适应滤波的改进信息融合算法,对惯性及卫星导航数据应用自适应Kalman滤波以估计惯性导航误差,对滤波输出进行基于加权最小二乘法的多模信息融合,并根据滤波误差方差阵的解算结果对加权系数进行实时调整以优化估计精度.仿真结果表明该算法能够在一定程度上提高组合导航系统的精度和对不同随机噪声的适应能力.     

弹道导弹捷联惯导/卫星系统/天文系统组合导航研究

捷联惯导/卫星系统/天文系统(SINS/GNSS/CNS)实现了优势互补,是提高弹道导弹命中精度的一种重要导航方法.设计基于UD-UKF滤波的组合导航系统无重置联邦滤波器,在发射惯性坐标系下建立sINS/GNSs/CNs组合导航的数学模型,对比分析SINS/CNS、SINS/GNSS及SINS/GNSS/CNS对惯导参...     

FDRP-KF非线性滤波算法在INS/TAN组合导航中的应用

INS/TAN组合导航是一种自主的、隐蔽性好的辅助导航方式.由于地形的非线性特性,INS/TAN组合导航系统的系统模型为非线性,因此系统的状态估计是一个非线性滤波问题.FDRP-KF是一种基于F偏差代表点(F-Discrepancy Rep-points)和卡尔曼滤波(Kalman Filter)的非线性滤波算法,可用于处理非线性高斯系统的滤波问题.文中将FDRP-KF应用于INS/TAN系统中,仿真结果表明该算法可以对飞行器位置进行较精确、稳定的估计.     

鱼雷精确定位的组合导航技术研究

本文在捷联惯导系统中引入由雷体发动机转速推算的雷速信息作观测量，建立组合导航系统模型，给出组合系统的航向、姿态及定位精度的实验室测试结果，对提高鱼雷定位精度的组合导航技术进行深入探讨，实验结果表明，定位问题可以解决。     

基于SINS/GPS组合导航的新技术研究

随着GPS姿态测量技术的发展，提出将捷联惯导系统和GPS输出的飞行器姿态信息也可以作为组合导航系统的测量值参与滤波算法。以Kalman滤波为基础，将两个导航子系统测得的飞行器位置、速度和姿态信息进行数据融合，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导航参数。详细推导了这种组合导航方式的测量方程，并将该组合导航技术应用于某飞行器进行仿真。通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性，具有实际应用价值。     

单领航者相对位移测量的多自主水下航行器协同导航

针对单领航自主水下航行器(AUV)协同导航系统对定位精度和实时性的要求,提出了一种新的基于相对位移量测信息的协同导航方法.通过分析单领航AUV协同导航系统的定位原理和运动学模型,结合相邻采样时刻主、从AUV间相对位置的几何关系及航位推算信息,利用扩展的Kalman滤波(EKF)导航算法实现对从AUV的定位估计.与已有的...     

INS/GNSS/CNS组合导航系统仿真研究

研究了INS／GNSS／CNS组合导航系统的原理和特点。分析并建立了组合导航系统的误差模型，采用了平台失准角、INS与GNSS的位置之差和速度之差作为观测量进行仿真计算。仿真结果表明：采用天文导航系统对弹道导弹的INS／GNSS组合导航系统进行辅助将大幅度提高导弹的导航精度，具有重要的实际意义。     

基于交互式多模型的多传感器组合导航系统

针对复杂环境中组合导航系统模型参数变化导致单一参数滤波器滤波精度下降的问题,对基于交互式多模型的多传感器组合导航系统进行研究。给出状态基于全局信息的融合估计公式,将交互式多模型卡尔曼滤波算法应用于SST/GPS/SINS多传感器组合导航系统,并与单一模型下的卡尔曼滤波方法进行比较。仿真实验结果表明,该方法能提高组合导航系统的滤波精度与可靠性,但当实际的模型集不能覆盖实际的所有模态时,系统的滤波精度会有所下降。     

基于CNS仿真器的弹道导弹SINS/CNS/GNSS组合导航系统研究

通过对CNS仿真器的设计，模拟了CNS的核心器件星敏感器的输出准量测数据，实现了对平台误差角的估计。将其和卫星导航系统（GNSS）共同运用到弹道导弹组合导航系统中，以融合反馈模式的联邦滤波器为基础，构建了SINS／CNS／GNSS组合导航系统。仿真结果表明了该组合方案的稳定性和可靠性。     

基于SINS/GPS组合导航的新技术研究

随着GPS姿态测量技术的发展,提出将捷联惯导系统和GPS输出的飞行器姿态信息也可以作为组合导航系统的测量值参与滤波算法.以Kalman滤波为基础,将两个导航子系统测得的飞行器位置、速度和姿态信息进行数据融合,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导航参数.详细推导了这种组合导航方式的测量方程,并将该组合导航技术应用于某飞行器进行仿真.通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性,具有实际应用价值.     

巡航导弹的GPS/INS组合导航系统研究

提出了巡航导弹卫星/惯性组合导航系统的组合结构,分析并建立了组合导航系统的误差模型,采用了卡尔曼滤波器进行组合导航系统导航状态的最优估计,并进行了组合导航系统的仿真计算.仿真结果表明采用卫星导航定位系统对巡航导弹的惯性导航系统进行辅助将大幅度提高巡航导弹的导航精度,具有重要的实际意义.     

基于长航时飞行器的SINS/GNSS自适应组合导航算法

当GNSS出现故障时,SINS/GNSS组合导航系统的输出误差就会增加,影响导航系统的性能.在此情况下,为了使组合导航系统的输出更加准确,文中论述了一种量测修正算法.该算法通过检查卡尔曼滤波残差,调整量测更新过程中观测量的权值,对状态量进行修正,减少了观测量异常对输出结果的影响.最后对量测修正算法以及简化的Sage-Husa自适应算法进行了仿真.仿真结果表明,两种方法得到的误差均优于标准卡尔曼滤波.