无人机中磁航向自修正应用

以无人机组合导航系统为研究背景,针对磁传感器的误差校准方法,以及校准后磁航向误差进行研究。通过分析磁传感器误差来源,给出水平面内椭圆直接拟合模型。考虑磁传感器修正后的磁航向与GPS航迹角之间存在一定误差,建立航向误差角与磁航向之间的学习函数,从而辅助在GPS丢失情况下,采用学习后的磁航向来辅助无人机导航。飞行实验结果表明,利用该文采用的椭圆模型以及自学习函数,能够提高磁航向精度,从而可以辅助无人机在GPS丢失情况下航向解算。     

信标数量不固定的声学定位组合导航方法及仿真

<正>针对水下航行器利用声学定位时可能出现无法收到足够数量信标测距信息的问题，提出一种基于单声信标测距和推算定位的组合导航方法。以航行器航速、航向信息为输入，位置为状态，信标测距信息为输出，建立组合导航滤波模型，采用扩展卡尔曼滤波器进行组合导航信息滤波。通过仿真对本方法应用特性进行验证分析。研究表明，本方法可以有效应对信标数量较少或航行器有效接收信标应答信号数量不固定的情况，具有良好的水下定位效果。水下平台航行或工作常采用水声定位方法获取位置信息。由于水声定位方法其具有可控性好、     

机载平台6-D运动误差对LiDAR点云质量的影响比较

直升机载荷平台6-D（Six-Dimensional）运动误差（即飞行轨迹和姿态角运动误差）对机载LiDAR点云质量影响显著,进而影响三维重建模型精度。分析各运动误差对点云质量的影响特点,对于有针对性地消除各运动误差影响、有效提高机载LiDAR三维成像产品精度具有重要意义。建立了机载激光扫描脚点三维空间位置偏差与机载平台六方位运动误差之间的传递关系;采用数值仿真,定量比较了六方位运动误差对激光点云密度分布和的影响,获得了六方位运动误差的影响特点及规律。仿真结果表明,直升机载荷平台的三个姿态角运动误差对点云密度的影响更显著,且随飞行高度的增大而增大,而三个飞行轨迹运动误差的影响相对较小。     

基于级联滤波的多AUV协同定位算法

针对交替领航下的多自主水下航行器(AUV)协同定位系统,利用级联滤波架构设计了一种多 AUV 协同定位自适应滤波算法,通过将协同定位系统中的跟随 AUV 状态估计分解为航向估计与位置估计两部分,克服了在仅有部分距离量测下航向角估计可观测性差的影响,减小了距离量测误差模型不确定所引起的定位误差波动。同时,引入算法复杂度评价标准对所设计的级联自适应滤波算法进行分析。仿真结果表明,该算法具有较高的定位精度,可有效降低计算复杂度。     

漫话导航(四)——各有千秋的三兄弟

<正> 本期谈谈导航大家族中各有绝招的天文导航、惯性导航和地形辅助导航,顺便提一下水下导航。 天文导航 天文导航,简言之就是借助于一定的仪器设备观测天上星体角距来确定运动体位置和航向的一种手段。天文导航分星光导航和射电天文导航两种,以观测天体可见光进行导航     

卫星天线过顶盲区时机分析

分析直角坐标框架结构平台和极坐标框架平台结构星载天线在各自盲区状态区域附近的发散问题。通过建立的天线过顶盲区发散模型,计算机械天线盲区时第一级转动单元转角的发散时机和发散程度以及对波束锥角的影响。确定不同波束锥角误差情况下不同发散范围对应的单轴误差分布情况,以及盲区附近第一级转动单元的位置与速度偏差对空间波束误差的影响程度。为机械式星载天线在不同通信链路需要下的工况设置提供了理论指导。     

基于相位差变化率的两飞行体相对定位技术

对于空中的飞行体而言,需要了解彼此间位置、速度和航向等空间状态信息。空间状态信息一般可以通过外界导航与定位支持系统来获取,如GPS和INS等,但这些外界导航系统存在精度和战时可用性问题。提出利用相位差变化率方法解决两飞行体在二维平面运动模型、三维立体运动模型时相互之间的定位问题,并且进行了可观测分析,并探讨了此方法的优缺点及下一步改进思路。     

基于二阶插值滤波的室内航向估计算法研究

在室内行人导航中,为获取精确的航向角,提出了一种基于二阶插值滤波的航向估计算法。该算法通过建立四元数姿态运动测量模型,采用二阶插值滤波对陀螺仪、加速计和磁强计的测量数据进行数据融合,实现航向角解算,以过程噪声和测量噪声为设计参数,构造自适应噪声协方差矩阵,实现协方差误差估计最小化。通过对行走长方形参考路径得到的数据进行处理,加速计和磁强计组合与陀螺仪航向估计算法动态误差分别为13.6°和6.9°,采用二阶插值滤波航向估计算法后动态误差为2.3°。实验结果表明,该算法有效提高了航向估计的精度,减小了陀螺仪漂移、载体的线性加速度和周围局部磁场干扰对航向估计的影响。     

GPS/INS系统误差对空间激光通信对准算法的影响分析

为了分析GPS/INS系统误差对空间激光通信对准算法的影响,提出了静止和运动通信终端间激光通信的对准算法.根据XW-ADU5600的系统误差,建立了对准算法模型,分析了位置、姿态、航向误差所引起的对准算法误差,给出了相应的仿真曲线.结果表明:对于静止通信终端的对准算法,大地高误差引起的误差很小,可忽略不计,位置误差引起的误差在方位方向上的分量大于俯仰方向,相差大约一个数量级;对于运动通信终端的对准算法,增加基线长度可以减少误差,姿态和航向误差引起的误差大于位置误差引起的对准误差,且误差与通信终端的当前姿态、航向角以及位置误差的增量方向有关.     

基于Hoyt光束指向模型的高空平台间光链路性能仿真

针对高空平台(HAP)位置不稳定特性模型,建立更符合实际的Hoyt指向误差分布模型,与理想条件下的Rayleigh指向误差分布模型比较,分析平台间光链路的差错性能。仿真结果表明,在发散角逐渐增大的条件下,Hoyt分布模型与Rayleigh分布模型的误码率(BER)曲线具有相同的变化规律;在相同发散角条件下,Hoyt分布模型的误码率低于Rayleigh分布模型;在最优发散角条件下,Hoyt分布模型误码率与Rayleigh分布模型误码率差值最大,以均方差比值因子取0.2为例,与Rayleigh分布模型相比,Hoyt分布模型的误码率减小9dB左右。     

基于单浮标的水声/惯性组合导航定位与试验验证

惯性导航由于其无源、自主等优点,在水下导航中处于中心地位,但惯性导航误差随时间增大,很难长时间提供精确的导航信息。针对此问题,本文提出一种基于单浮标的水声/ 惯性组合导航定位方法,借助水下潜航器的速度和方位信息,通过实际浮标和 3 个虚拟浮标的位置以及与水下潜航器之间的 4 个距离观测量,采用长基线导航定位技术,实现水下潜航器导航定位。试验结果表明,该方法相比惯性导航,减小了误差,提升了定位精度,可保证水下潜航器长航时实施水下作战任务。     

基于MEMS惯导的机载两轴稳定平台方案

动中通天线平台往往基于不同姿态数据输入的解算直接影响天线伺服控制系统的响应速度,最终影响天线系统最终的跟踪精度,惯导设备欧拉角、角速度的精度、输出频率、系统转发延迟等均对最终的跟踪精度有较大影响。文章针对卫星天线基于载机惯导的稳定模型分析,构建了基于自带惯导的基于MEMS陀螺的两轴稳定平台,并对稳定平台模型、控制进行分析,实验验证。     

基于二维空变运动补偿的机动平台大斜视SAR稀疏自聚焦方法

大斜视角和空间3维加速度的存在使机动平台SAR的运动误差具有明显的2维空变性,极大地增加了成像难度。为此,该文提出了一种基于2维空变运动误差估计与补偿的稀疏自聚焦方法。该方法基于Keystone变换和频域相位滤波法构造了能够校正成像参数空变性的频域近似观测算子。在自聚焦过程中,首先,构建基于频域近似观测算子的稀疏自聚焦模型并采用迭代软阈值方法(ISTA)进行求解,从而实现图像的粗聚焦和非空变运动误差的估计;然后,采用稀疏自聚焦模型估计多个子区域的精确相位误差曲线,并基于最小二乘法估计空变的运动误差参数;最后,通过对近似观测算子的修正实现空变运动误差的补偿。仿真实验验证了该方法的有效性。     

一种双天线辅助的两段连续式对准以及误差分析

针对低精度微惯性测量单元/全球导航卫星系统 (IMU/GNSS)松组合导航系统中初始方位难以精确得到和行进间航向容易发散的问题,该文设计了一种双天线辅助的两段连续式对准方法。首先分析了初始方位误差对航向精度的影响;其次,由于GNSS测向系统精度高、无姿态漂移误差的特点,基于双天线基线矢量推导了一种最小二乘算法的测姿模型,进行初始对准;最后针对行进间对准,研究扩展了基于航向差值的1维量测以抑制航向发散。设计试验探讨了双天线基线矢量对初始对准与行进间航向精度的影响,改进方法可以使得初始方位误差优于0.7°,行进间航向能够更准确地被跟踪。针对目标的初始对准与行进间对准,双天线可提供辅助信息,其效果优于单天线IMU/GNSS的组合,且方法计算量适中。     

采用单水听器的匀速圆弧运动直升机三维参数估计算法

针对空中匀速圆弧运动目标激发的水下声信号,该文采用单水听器解决该动目标3维运动参数的估计问题。首先以直升机离散线谱为声源特征,在空气-水介质中建立声源线谱特征在匀速圆弧运动下3维多普勒传播模型。然后根据多普勒频移曲线、声源运动模型以及声线传播几何关系,选取3个时间观测点计算目标多普勒频移,推导了单水听器估计空中匀速圆弧运动声源的3维参数估计算法。最后,通过仿真单水听器所接收的水声信号,验证了该算法估计匀速圆弧运动声源飞行参数的有效性和精度。     

一种水下体目标高精度长基线定位方法

水下体目标几何尺度大、运动姿态未知等因素,会导致传统长基线定位模型失配。该文针对此问题,通过体目标姿态、位置联合估计,消除模型误差,实现体目标几何中心的归算,得到了一种水下体目标的长基线高精度定位方法。理论分析及数值仿真结果表明,体目标半径大尺度下模型误差不可忽略,在体目标半径5 m,测距精度0.2 m的条件下,较传统长基线定位方法,将垂直定位精度从32 m提升至0.5 m,实现亚米级精度定位。     

一种轮式机器人轨迹跟踪控制算法的研究

针对轮式机器人轨迹跟踪控制问题，提出了一种轨迹跟踪控制算法。通过对轮式机器人进行运动学分析，建立了运动学模型来描述其在水平面内的运动规律；提出了轨迹跟踪控制算法，并对迹跟踪控制算法进行仿真试验，直线轨迹跟踪的纵向偏差 0.09m，横向偏差 0.06m， 航向角偏差 3.7°；曲线轨迹跟踪的纵向偏差 0.13m，横向偏差 0.09m，航向角偏差 5.1°。仿真试验结果表明本研究所设计的轨迹跟踪控制算法具有良好的动态响应，可以支撑实际应用。