GPS／INS组合系统在飞行器导航中的应用

概述了GPS，INS，GPS／INS组合系统及其优点，建立了连续线性系统的数学模型，研究了GPS／INS在飞行器导航中的具体应用，并讨论了其优越性，提出了利用GPS／INS组合系统等在不同飞行环境下进行自主导航和改进导航的方法．     

基于有向图切换的INS/GPS组合导航VSMM算法

INS/GPS组合导航系统量测噪声统计特性随着载体机动、外界扰动等影响发生变化,传统的卡尔曼滤波方法对于这种量测噪声变化系统的滤波精度不高,甚至会出现发散现象。针对上述问题,将机动目标跟踪中的变结构多模型滤波算法引入INS/GPS组合导航滤波中,提出了一种基于有向图切换的变结构多模型INS/GPS组合导航算法,并对此算法进行了仿真。仿真结果表明:该算法能够适应系统量测噪声变化,定位误差小于交互式多模型算法,并有效地降低了滤波过程中的计算量。     

基于联邦滤波的INS／GPS组合导航系统数据融合研究

针对INS导航定位的精度低、GPS导航定位的非自主性,采用INS／GPS组合导航的方式,重点阐述了系统模型的建立,在Matlab／Simulink平台下对系统进行仿真实验时,采用了基于无重置的联邦卡尔曼滤波器的组合方案,实验表明了组合系统比任何单一的导航系统的定位精度都要高,是一种可行的导航方法．     

改进神经网络辅助的GPS/INS组合导航算法

针对全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)组合系统中GPS中断时,导航性能会急剧降低的情况,提出了一种改进径向基神经网络结合自适应滤波辅助的组合系统导航算法.该算法探讨了遗传算法参数寻优和最近邻聚类学习算法,解决了径向基神经网络训练中参数合理选取的问题,构建了INS加速度增量、姿态增量与GPS位移增量之间的非线性映射模型.当GPS出现故障时,利用该映射模型和改进的自适应滤波实时预测出GPS伪位置与其对应的协方差,进而计算出预测位置辅助的导航解,利用实测数据对算法进行验证.结果表明:GPS发生故障情况下,改进径向基神经网络算法能够辅助组合系统解算出稳定的次优导航解,其精度明显优于纯INS导航.     

H∞滤波在GPS／INS组合导航系统中的应用研究

根据H∞鲁棒滤波理论,提出了基于H∞滤波技术的GPS／INS全组合导航系统,利用了GPS和INS提供的位置、速度和姿态信息,并对该系统的滤波算法进行仿真。仿真结果表明,在GPS／INS组合中采用H∞滤波,不仅保证了组合系统导航精度,提高了滤波的鲁棒性,而且能够防止滤波发散。     

对GPS/INS超紧耦合导航对抗的干扰源配置分析

GPS/INS组合技术广泛应用于精确制导武器导航中,随着GPS/INS组合导航超紧耦合方式的逐渐成熟,整个导航系统的抗干扰能力显著提升。为了对采用GPS/INS超紧耦合精确制导武器有效实施导航对抗,以GPS接收机不同环节的性能下降指标将干扰形成的威力区用受扰区、半失效区和失效区来进行划分,结合接收机工作过程和GPS/INS超紧耦合对接收机跟踪环结构设计的影响,推导分析了在匹配谱干扰下P(Y)码和M码信号捕获、跟踪和解调性能指标降至划分临界值时接收机射频前端所需的干扰功率。考虑干扰来向与接收天线增益的关系,仿真得到干扰源在不同高度下各威力区发射功率随有效距离的变化关系。在此基础上,对GPS/INS超紧耦合精确制导武器的导航对抗连续压制作用距离进行仿真分析,进而完成对干扰源数量和部署位置的建模求解。分析和解算结果可为载荷和高度受限的升空干扰源在GPS/INS超紧耦合精确制导武器导航对抗中的实际运用提供借鉴和参考。     

基于地图匹配的自主导航算法

已知环境下为弥补卫星信号丢失带来的导航精度下降问题,提出了基于地图匹配的组合导航算法。自主导航系统采取INS/GPS组合方案,在GPS信号有效时,建立基于道路约束的环境地图,GPS信号无效的时候利用已建立的环境地图辅助惯性导航,减少导航误差。通过实测数据,针对GPS信号无效的情况进行了计算机仿真,给出了实际路试结果。结果表明,新算法有效提高了导航精度。     

一种小型飞行器INS/GPS组合导航系统设计及仿真

惯性导航系统(INS)中,导航误差会随着工作时间的增长而积累,最终导致系统发散,为了解决这个问题,提出了一种基于线性卡尔曼滤波的INS/GPS组合导航的方法。首先,详细阐述了误差的来源以及组合导航系统的结构,并建立了状态空间表达式,随后得到卡尔曼滤波器时间更新方程,卡尔曼滤波器测量更新方程,相关卡尔曼滤波方程以及增益。最后基于所建立的数学模型进行仿真,研究其组合导航前后目标的轨迹与误差变化,进而验证了该算法的有效性。结果表明:在2 500 s内位置偏差能保持在2.607 m以内,速度偏差能保持在0.652 1 m/s以内。     

基于伪距残差相关性的GPS/INS紧耦合抗差滤波

提出了基于GPS伪距残差相关性的GPS/INS紧耦合抗差滤波算法.理论推导了GPS伪距观测值残差的计算方法,引入了相关函数对伪距残差进行相关性分析;分析了GPS/INS紧耦合导航的动力学模型和观测模型,基于残差相关性构建了紧耦合抗差滤波算法,利用实测数据验证了算法的有效性.结果表明:相比于非抗差滤波算法和传统的抗差滤波算法,基于GPS伪距残差相关性的抗差滤波能更灵敏地探测GPS/INS紧耦合中伪距观测值的粗差,并且通过抗差滤波因子抑制粗差对于导航结果的影响,提高GPS/INS紧耦合导航精度,而且通过控制粗差能够有效避免滤波发散现象的发生.     

H∞滤波在惯导/GPS组合导航应用的比较分析

为分析H∞滤波算法在惯性导航系统INS/GPS组合导航应用中对动态环境的自适应能力,选用卡尔曼滤波算法和Sage-Husa算法作为对照,并改进了Sage-Husa算法,构造了较为全面的惯导系统误差模型、扰动数据情形和飞行轨迹,比较分析了三种算法的自适应能力.仿真结果表明:在这种验证环境中,H∞滤波算法可调参数受到的约束较多,与改进的Sage-Husa算法相比,卡尔曼增益和估计协方误差与量测值变化的相关性较弱,导致自适应能力较弱.在这类模拟动态环境中H∞滤波算法的自适应能力要低于改进的Sage-Husa算法.方法和结果对于鲁棒的INS/GPS组合导航算法的工程化应用有较高的实用价值.     

卫星导航系统及其对抗技术研究

作为国家信息体系和设施的重要组成,卫星导航系统得到了飞速发展．从研究GPS、GLONASS、GALILEO等卫星导航系统的现状和发展入手,针对军事应用而引发的“导航战”,从硬摧毁和软杀伤的角度,对导航对抗技术进行了综述,对干扰信号进行了示例和说明．     

捷联/天文/多普勒组合导航技术在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

SCVN16/17容错惯性导航系统的接口设计

针对ＳＣＶＮ１６／１７容错惯导系统,设计了一种远端数字复示器（ＲＤ１,ＲＤ２）和航迹仪（ＨＪＹ）的信息接口电路,该接口电路实现了ＳＣＶＮ１６／１７,ＲＤ１,ＲＤ１,ＲＤ２和ＨＪＹ之间数据格式和接口协议的转换,及对ＳＣＶＮ１６／１７容错惯导系统的故障判断和系统的自动切换等功能,同时该接口电路的设计采用了多项措施提高系统的可靠性,在实际应用中,该接口装置可靠地完成了其功能。     

北斗车辆自适应组合导航技术研究

车辆在“城市峡谷”、高架桥下、隧道等环境利用北斗卫星导航系统进行导航过程中,存在卫星导航信号易受遮挡和干扰的局限性.将北斗卫星导航系统同惯性导航系统、里程计等传感器进行组合,运用Kalman滤波技术进行多传感器的信息融合,能够较好地提高导航精度以及导航系统整体的自主性、抗干扰性、容错性和可靠性.针对现有车辆导航系统可靠性不高的问题,着重对基于Kalman滤波的北斗车辆自适应组合导航可靠性进行了相关研究.     

Method of Improving the Navigation Accuracy of SINS by Continuous Rotation

A method of improving the navigation accuracy of strapdown inertial navigation system (SINS) is studied. The particular technique discussed involves the continuous rotation of gyros and accelerometers cluster about the vertical axis of the vehicle. Then the errors of these sensors will have periodic variation corresponding to components along the body frame. Under this condition, the modulated sensor errors produce reduced system errors.Theoretical analysis based on a new coordinate system defined as sensing frame and test results are presented, and they indicate the method attenuates the navigation errors brought by the gyros‘ random constant drift and the accelerometer‘s bias and their white noise compared to the conventional method.     

用于车辆导航仪中的自动快速寻北系统

本文是陆地车辆导航仪中快速自动寻北系统研制结果的一个总结报告，包括系统的组成原理、硬件设计、软件设计．本文最后还给出了系统的误差分析．     

陆基增强/双星定位组合系统

提出了通过建立陆基增强系统来提高双星定位能力的技术方案，对该方案实施的可行性进行了理论分析，给出了陆基导航台和用户接收机的结构原理，分析设计了陆基导航台和双星的时间同步技术方案，对比研究了双星系统与陆基增强／双星系统的定位精度问题，得到了一些有参考价值的结论。增强后的双星系统用户端安装导航处理器，工作方式转为被动无源工作模式。分析表明，对双星系统增强后，提高了导航的可靠性，减小了定位几何系统GDOP，提高了定位精度。     

地形辅助的INS／SAR组合导航系统

研究了该系统的组合原理、观测量的获得和组合滤波器的构造。给出的仿真结果说明，该系统是一个性能优良的导航系统。