基于信息融合的小天体软着陆组合导航算法

小天体距地球较远,观测信息不足,引力场弱且分布不规则,对自主导航算法的精度和实时性提出了更高的要求。本工作以小天体软着陆自主导航为应用背景,针对惯性导航误差累积和光学导航观测周期长等问题,提出了一种基于信息融合的组合导航算法。以软着陆探测器的位置和速度为状态向量,通过引入了一种信息融合算法,将光学导航信息与惯性导航信息进行信息融合,生成对软着陆探测器状态的估计。实验结果表明：该算法能有效地提高导航定位精度,并对速度误差有一定的抑制作用,为探测器在小天体表面软着陆提供了一种行之有效的方法。     

车载组合导航的自适应滤波

针对车载组合导航信息融合的高精度、高可靠性等要求,提出了一种组合导航的自适应集中滤波算法.该算法的主要思想是:以判别观测数据中的野值存在与否为算法切换条件,存在野值时采用改进的增益矩阵滤波处理方法,不存在野值时则采用模糊自适应集中滤波方法.将此方法用于SINS/GPS车载组合导航系统,实验表明,采用的这种自适应滤波方法,能够有效抑制滤波发散,滤波精度和收敛速度优于常规集中滤波,是一种有效的车载组合导航算法.     

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.     

SINS/GPS组合导航方法设计

根据SINS/GPS组合导航的基本原理,重点研究联合卡尔曼滤波方法在组合导航中的应用,基于最优化理论的数据融合技术,通过分析纯惯性导航系统的误差,建立了组合导航系统的误差模型,设计了高可靠性、易于工程实现的简化联合卡尔曼滤波器和对应的数据融合算法。并对该导航系统进行了动态实验,结果表明组合导航能有效抑制导航参数误差,提高导航精度。     

交叉杆型并联机床误差模型建立与分析

基于交叉杆型并联机床的并联机构特点,利用空间矢量法建立了几何误差的数学模型,由此得出了动平台中心点位姿误差与铰链点位置误差和驱动杆长度误差的关系表达式。并针对BJ-04-02(A)型交叉杆并联机床的初始位置误差进行了计算分析,所得结论对并联机床的性能评价有一定的指导意义。     

探测器接近段自主导航的信息融合滤波优化算法

为提高接近段自主导航系统的估计精度,引入基于星光角距和星光仰角的联合观测模型进行组合导航。针对深空探测任务对探测器实时性要求高,星载计算机计算能力有限的问题,用UD分解改进信息融合滤波算法,避免高维运算和大的空间存储,减少运算负担。利用状态方程的一阶泰勒展开式分析滤波周期对状态方程可观性的影响。计算机仿真证实了改进算法的可行性。     

GNSS/INS自适应智能组合导航算法

介绍了全球卫星导航系统/惯性导航系统(GNSS/INS)自适应智能组合导航算法并进行分类。根据不同方向和侧重点的自适应组合导航算法,将每一类自适应组合导航算法进行细分和比较。详细介绍了各分类中具有代表性的算法,分析了算法的优缺点。指出了自适应组合导航算法研究过程中面临的困难和挑战,展望了该研究领域的发展趋势。     

惯性/天文/卫星组合导航误差在线标定方法

为提高惯性/天文/卫星(INS/CNS/GNSS)组合导航系统长期工作时的精度,推导了基于四元数误差描述的组合导航系统误差状态方程和量测方程,利用分段定常系统(PWCS)定理,分析了不同输入条件下系统状态变量的可观测性和可观测度.结合可观测性和可观测度分析结果,提出了利用星敏感器及卫星导航系统提供的姿态、位置矢量在线标定陀螺仪、加速度计和星敏感器误差参数的方法.可观测性分析和仿真试验结果表明,该方法可以精确在线估计出陀螺仪、加速度计、星敏感器的标度因数、零偏和安装误差,提高惯性/天文/卫星组合导航系统长期在轨工作的精度.     

基于多模型扩展卡尔曼滤波的组合导航算法

在非线性系统的滤波过程中,扩展卡尔曼滤波的状态估计常常是有偏的,非线性函数的线性逼近精度是有限的,为此提出了多模型线性化扩展卡尔曼滤波。将非线性模型在状态估计附近的多个点进行线性化得到一组线性化模型,利用扩展卡尔曼滤波得到每个模型的状态估计,再对多个线性化模型进行概率加权融合。通过组合导航系统验证了算法的可行性。     

非线性地磁/GPS/SINS组合导航方法

针对系统模型的特点,对平方根UKF算法进行了改进.改进后的平方根UKF与标准的平方根UKF相比,在保证状态方差非负定特性的同时,减少了滤波的计算复杂度.为了提高导航系统对姿态测量性能,针对姿态误差较大时线性导航误差方程无法使用的问题,推导出适用于大姿态误差角时的地磁姿态量测方程,并结合改进的平方根UKF算法设计了非线性地磁/GPS/SINS组合导航算法.利用Matlab对大姿态误差角时的非线性地磁/GPS/SINS组合导航系统进行了仿真.仿真结果表明,通过引入地磁姿态测量信息,非线性地磁/GPS/SINS组合导航系统可以直接观测载体的平台姿态误差,进而增强了组合导航系统对姿态误差的估计效果,且可以完成大姿态误差下的导航任务.     

基于逆协方差交叉的分布式航迹融合算法

针对航迹融合中数据相关性未知的情况,本文首先研究了航迹融合预处理手段,实现了局部航迹向全局航迹的坐标转换与航迹间的时间对准。然后研究了基于逆协方差交叉的分布式航迹融合算法,并利用结合位置均方根误差、状态协方差矩阵及海林格距离等指标的航迹融合评价指标对算法性能进行全面公允的分析,避免了单一指标的局限性。通过理论分析以及计算机仿真,与协方差交叉算法进行对比验证了该算法的有效性,同时验证了本文航迹融合评价指标的合理性。     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

四杆机构的运动误差分析

本文在忽略刚性构件的运动副间隙的基础上,讨论了四杆机构由于长度尺寸制造误差而引起的运动误差,推导了机构运动误差的普遍方程。     

基于残迹融合的高可用分布式导航算法

导航通信中断等问题经常导致电子地图中的自动寻路功能失效.为了实现分布式导航系统的有效容灾和寻路优化,提出了基于道路残迹数据融合的高可用分布式导航算法;给出了该算法的主要思想、算法模型、数据结构以及运行流程.该算法应用了蒙特卡罗方法进行道路可通行度评估;采用了2维叠加空间进行"道路信息-寻路需求"匹配方法.最后进行了算法效能分析与仿真.仿真实验结果证明,该算法具有较好的容灾性能、响应速度和较好的适应能力.     

捷联惯性/星光折射组合导航算法

基于星光折射间接敏感地平的高精度特性,本文提出了一种捷联惯性/星光折射组合导航方法．利用星敏感器输出的姿态信息修正陀螺漂移,并结合大气折射模型得到星光折射角来修正位置、速度误差．推导了组合导航系统的观测模型,并对系统进行可观测性分析,最后使用卡尔曼滤波进行状态估计．仿真结果表明:捷联惯性/星光折射组合导航系统不但能够准确的估计陀螺漂移,而且能够有效修正由加速度计偏置造成的误差,从而进一步抑制速度、位置误差的发散,是一种提高系统定位精度的实用方法．     

基于信息融合技术的车载组合导航定位系统

论述了一种采用磁罗经和轮解码器的车用GPS／DR组合导航定位系统．应用多传感器信息融合技术，降低了测量误差．仿真实验验证了上述方法的有效性．     

铰链四杆机构的位置误差分析

运用全微分法建立机构位置方程组,求得机构位置误差方程,与平常的计算法相比,全微分法只需解一个线性方程组,就可确定机构的位置误差方程,方法简单、可行.在误差分析中,不仅找到了影响位置误差的主要因素,而且还利用机构误差分析图,对位置误差做了进一步的定性分析,为合理地确定构件的尺寸公差及原动件的位置公差,提供了理论依据.     

基于GDOP的导航定位误差和最优岸台设计算法的研究

利用矩阵为工具，采用最佳估计原理，从理论上证明了几何精度因子随岸台数目的增加而减小，从一种导航定位误差的数学分析方法中引进一个普遍适用的几何精度系数的概念和新的最优岸台选址设计算法，并利用GDOP（geometrical dilution of precision)得出了导航定位误差的简单估计和分析所选岸台的最佳配置，此算法使得导航定位误差的分析既统一又简单，在导航定位研究领域具有理论价值和实用价值。