基于捷联惯性导航的组合导航系统研究

分析了矿山水下轮式采煤车的定位定向导航的可实现问题.惯性导航组合系统是现代导航技术的发展重点.考虑到捷联惯性导航的自主性,采用捷联惯导组合系统实现对采煤车的定位导航.设计了捷联惯性导航和里程计组合的自主性水下导航系统.通过对该系统的实物应用试验,试验结果验证了此组合导航方案的有效性.     

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。     

车载惯导系统单轴测试转台设计与实现

针对基层装甲部队中装甲战车惯性导航系统检测的需要,结合车载惯性导航系统的特点,设计一种基于交流直驱伺服电机的单轴测试转台。介绍了车载惯性导航系统单轴测试转台的结构和组成,详述了符合基层部队用车载惯性导航系统测试用单轴转台的软硬件设计方法,解决了设计过程中的关键问题。该测试转台已成功担负某型车载惯性导航系统的测试任务,应用表明该单轴测试转台具有结构简单、性能可靠、操作方便等优点,具有较高的实用性。     

一维激光多普勒测速仪/单轴旋转惯导组合车载高程测量方法(特邀)

采用一维激光多普勒测速仪与单轴旋转惯性导航系统组合的方式,利用单轴旋转惯导系统倾角补偿后的姿态输出为测速仪提供高精度姿态基准,探索提高一维激光测速仪高程测量精度的新方法。针对双光束差动结构的一维激光测速仪高程测量原理及单轴旋转惯导系统倾角误差补偿方法进行了研究,以车载的方式对设计的高程测量方法进行了试验验证。完成了两组35~40 min跑车测试,第一组试验高程测量最大误差为?2.67 m,标准差为1.0094 m;第二组试验高程测量的最大误差为1.68 m,标准差为0.5880 m,达到了车载情况下连续动态高程测量精度优于3 m的预期指标。相关试验结果证明了基于单轴旋转惯性导航系统的车载一维激光多普勒测速仪高程测量方法的有效性。     

基于AR模型的双惯性导航系统信息融合

为了提高惯性导航系统测量数据的精度,提出基于AR模型的卡尔曼滤波方法对动态测量数据进行处理,并对双惯导组合导航系统采用最优加权方法对滤波后的数据进行融合处理。通过对实际测量数据的分析,结果表明单个惯性导航系统的滤波误差最大值为2＇左右,极大地提高了惯性导航系统的数据输出精度。采用最优加权方法对数据进行融合处理,不仅再次提高了数据的精度,而且给用户提供了一个准确而又可靠的结果。     

惯性导航在靶机上的应用

本文介绍了惯性导航设备的发展，论述了惯性导航在超低空耙机上的应用，并分析了靶机惯性导航控制原理及组成。     

捷联式惯性导航系统的关键技术

捷联式惯性导航系统是目前惯性技术的一个发展方向，本文讨论了捷联式惯性导航系统中涉及的关键技术，并提出相应的解决方法。     

旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统

为了在现有惯性传感器水平的条件下提高捷联式惯性导航系统的性能,研制了旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统.该系统由惯性敏感单元、转动机构、高速导航计算机和I/O接口等组成,惯性敏感单元被安置在转动机构上,并作连续周期运动.对该旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统进行了室内转台和室外跑车试验,该系统俯仰角和横滚角误差小于0.1°,航向角误差小于0.4°,定位误差小于90 m/h.对惯性传感器作温度误差补偿工作,该导航系统的定位定向精度还将能进一步提高.     

基于UWB和惯性导航融合的室内定位方法

针对室内环境日益复杂,单一的定位系统已经不能满足人们对定位准确度需求的问题,设计了一种利用超宽带(UWB)和惯性导航融合进行的室内定位方法:首先针对UWB测距结果容易受环境影响的问题,根据实验环境对UWB测距进行了标定;然后利用改进马氏距离的异常值检测方法对测距过程中的异常值进行了剔除;最后采用了紧耦合的卡尔曼滤波器,以UWB测距值作为扩展卡尔曼滤波观测量,以惯性导航解算的位姿作为扩展卡尔曼滤波器的预测量,通过UWB测距来不断校正惯性导航的位姿数据。最终为了验证所提方法的可行性和有效性,进行了UWB单独定位和UWB与惯性导航融合定位的小车搭载矩形运动轨迹实验,通过对两种方法实验数据的对比分析,在加入了外界干扰时的矩形轨迹定位实验中,利用UWB和惯性导航融合的定位结果,平均精度比单独利用UWB进行定位时提高了36.3%;误差结果对比表明,利用UWB和惯性导航融合定位的误差波动更小,具有更高的鲁棒性。表明了该融合定位算法与单独利用UWB技术进行定位的算法相比,能够有效地抑制定位过程中的干扰问题,并且可显著地提高在室内环境下定位系统的鲁棒性和定位精度。     

飞行中惯导定位误差的修正方法研究

惯性导航系统是目前应用于飞机上的主要现代导航设备之一,将其用于军用飞机,可实现摆脱GPS卫星限制、不受无线电磁、辐射干扰、扩大飞机活动范围、深入边沿、陌生地区和远洋上空执行任务等重大军事作用。但同时惯性导航系统也具有导航定位误差随时间的增长不断累积,导致导航精度不断降低的缺点。因此,分析和探讨如何修正飞行中惯性导航系统累积定位误差的方法,提高导航精度,对惯性导航系统在军用飞机上的进一步推广使用具有重要的意义。本文分析了在军用飞机的领航应用过程中,可以使用的各种修正惯导定位误差的方法。     

基于GPS/DR的车辆导航中在线计算陀螺仪参数的一种方法

陀螺仪是GPS/DR组合导航中常用的一种惯性元件.陀螺仪的零偏漂移(bias drift)误差和比例因子(scale factor)误差直接决定了DR(dead reckoning)导航的精度.首先分析了陀螺仪的误差模型,然后创造性地提出了一种利用GPS的输出信息用最小二乘法在线计算陀螺仪比例因子参数的方法,最后设计实验验证了该方法.试验证明,该方法收敛迅速,计算结果准确,有效提高了盲区导航的精度.     

I2C总线接口协议设计与FPGA实现

本文简单介绍了I2C总线的基本原理及数据传输协议规范,提出了一种I2C总线接口协议的FPGA设计方法,结合卫星导航终端设备,给出了试验结果,实际应用效果表明,本设计方法合理有效,满足卫星导航终端设备热启动需求。     

一种优化的主动视觉导航方法分析

为解决主动视觉导航在复杂路况条件下精度较差的问题,提出了一种优化的主动视觉导航参量计算方法.首先,建立了车辆物理坐标系与视觉图像坐标系的变换方程,通过Canny算子对视频图像进行初步的车道边缘线和道路标志线检测;接着,基于方向引导优化有效降低了阴影、积水等杂波对检测性能的干扰,并通过阈值优化的广义Hough变换实现车道线的内外边缘及道路标志线的精确检测;最后,基于检测结果计算出用于导航的中心引导线和偏离角度、距离等参量.实验结果表明,本文方法能够有效且精确的获取主动导航系统的偏移参量.     

基于大气偏振模式分布规律的导航方向角计算方法

 针对已有仿生偏振光导航方法中,根据局部天空区域的偏振信息获取导航信息存在的缺陷,提出一种基于大气偏振模式分布规律的导航方向角计算方法.该方法利用大气偏振模式的对称性定义了偏振响应和函数,根据大气偏振模式有限采样点的偏振信息,拟合估计出太阳子午线位置,并最终获取导航方向角信息,最后通过多组观测时刻、多组观测地点的仿真实验,验证了基于大气偏振模式分布规律的导航方向角计算方法的有效性.     

卫星导航中的一种实用权重估算模型

本文对卫星导航中的权重估算模型进行研究,通过分析卫星导航中的误差特点,利用有限数据建立误差的估算模型,在不消耗额外资源的同时得到卫星的权重,提高了卫星导航稳定性stability和可靠性。用软件实现估算模型并进行试验验证,证明了该估算模型的可行性和有效性。     

基于神经网络的HRG标度因数辨识方法

惯导系统要求半球谐振陀螺仪在其大的动态范围内具有较高精度,而传统的基于最小二乘拟合的半球谐振陀螺仪标度因数辨识方法所得到的标度因数精度不高,引起较大的导航误差。为提高半球谐振陀螺仪标度因数的辨识精度,文中提出了一种基于神经网络的标度因数辨识方法,利用神经网络误差反传的梯度下降动量学习算法,对半球谐振陀螺仪的标度因数进行辨识,通过试验验证了该方法的可行性,为提高半球谐振陀螺仪工作精度,减小惯导系统导航误差提供了依据。     

GPS/DR组合导航性能增强技术

为了提高全球定位系统(GPS)信号短时中断时地面车辆自主导航精确度,提出了GPS信号中断时采用车辆不完全约束条件和里程仪速度信息作为量测,辅助惯性导航系统实现车辆航位推算(DR)自主导航的方案;推导了该方案的GPS/DR组合导航的卡尔曼滤波方程;并进行了计算机仿真研究和地面车载试验,结果显示GPS信号中断90 s,DR自主导航误差为20 m,能够满足部分地面车辆短时高精确度自主定位要求。     

基于激光成像雷达的空间非合作目标相对导航技术

激光成像雷达具有工作距离长、工作频率高、波束窄,距离和角度测量精度高,受光照条件影响小等诸多优势,在空间应用上的需求越来越迫切。主要介绍了国内外激光成像雷达在轨应用现状,并介绍了基于激光成像雷达的空间非合作目标相对导航的主要关键技术,包括应用激光成像雷达的相对位姿测量技术和相对导航滤波技术,最后给出了应用激光成像雷达的相对位姿测量仿真结果。仿真实验结果表明:基于激光成像雷达的非合作目标相对导航技术具有受空间环境影响小、测量精度高的优势,方案合理可行,满足空间非合作目标相对导航任务需求,可应用于近距离空间目标的在轨维护与服务和空间操控,为我国后续开展相关工程应用提供技术参考。     

Modification of the nonlinear kalman filter in a correction scheme of aircraft navigation systems

An algorithm for correction of the navigation data of an aircraft that uses an inertial navigation system and the global positioning system (GPS) is considered. Estimation algorithms, namely, linear and nonlinear Kalman filters, are investigated. A method for modification of the nonlinear Kalman filter with the use of a genetic algorithm has been developed. To estimate the operability and accuracy of the modified nonlinear Kalman filter, simulation based on the data of a laboratory experiment conducted with the use of real navigation systems KIND34-059 and AIST-350 has been performed. The results of the laboratory experiments conducted with the use of real navigation systems have demonstrated high accuracy of data processing by the nonlinear Kalman filter modified by the genetic algorithm.     

陆用组合导航中Janus配置的激光多普勒测速仪的标定方法

在陆用组合导航领域,激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响,文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数,文中首先推导了该测速仪的速度误差模型,在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明:文中提出的标定方法是有效的,误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。