利用差分GPS/INS进行飞机精密进场着陆的可行性

文中研究利用全球定位系统(GPS)进行飞机精密进场着陆的可能性。着重讨论了系统的精度,带伪卫星(PL)的差分GPS技术及GPS接收机的惯性信息辅助等问题。研究结果表明,按GPS联合计划署(JPO)所确认的纯GPS性能,目前它尚不能满足国际民航组织(ICAO)制定的精密着陆技术要求。采用常规差分GP5达不到ICAOⅠ类精密进场着陆的垂直精度指标。带伪卫星的差分GPS除能连续校正GPS信号的偏置误差外,还能明显改善系统的几何精度因子。惯性信息辅助可以改进着陆制导过程申组合系统的动态特性,提高强干扰及机动飞行中卫星信号的快速捕获性能。利用有PL的差分GPS/INS系统可以实现ICAOⅠ类精密进场着陆。     

GPS局域增强系统基准站多路径抑制消除技术

GPS局域增强系统(LASS)作为飞机精密进场和着陆的最重要的导引系统,使得飞机进场过程实现全面GPS化。但是,由于DGPS多路径效应误差的存在极大地影响了LASS系统的性能,降低了飞机进场过程的导航精度。因此从多路径效应误差产生原理入手,通过分析多路径效应误差的特性和建立多路径效应误差信道模型,并在此基础上提出了运用特殊设计的多路径抑制天线以及利用动态基准站和双差测量技术抑制多路径误差的方法。运用该方法,不仅能避免飞机机身反射信号所引起的多路径效应,还可以对地面及地面物体反射引起的多路径效应误差起到很好的消除作用,从而极大地改善LASS的性能,提高飞机进场过程的安全性和导航精度。     

伪卫星/惯性飞机自动着陆导引技术

为进一步提高飞机精确进场着陆导引能力,减少着陆事故的发生,研究了基于伪卫星/惯性组合的自主着陆导引技术.在研究伪卫星布局与数量、时间同步等问题的基础上,利用伪卫星区域定位系统（RPS）与惯性导航组合的定位技术,不仅精度高、工作连续可靠,而且抗干扰能力强.仿真结果表明了该技术的可行性,对保障航行安全具有重要的意义.     

GPS/SINS/RA组合导航系统用于精密着陆的研究

本文针对飞机进场着陆的要求,提出了一种GPS/SINS/RA组合导航系统方案,建立了组合系统的数学模型,采用了组合卡尔曼滤波器,按18颗导航星的布置方案,应用了GPS仿真器。在考虑飞机沿3度倾斜角下滑线进行着陆飞行时,对组合系统进行了计算机仿真。仿真结果表明,当GPS接收机采用P码,或采用C/A码再使用差分和伪卫星技术时,组合导航系统能够达到国际民航组织(ICAO)提出的精密进场着陆时的定位精度要求。     

飞机着陆下沉速度最大值的确定方法

飞机着陆下沉速度是起落架设计和飞机设计定型试飞的起落架强度检查中的最主要的参数之一.本文按军用飞机强度和刚度规范中规定的要求,通过对皮尔逊Ⅲ型概率密度分布函数的推导,完成了在不同偏态系数Cs下的离均系数Φp和超越概率P的对应数值编程计算,并得到了相应的计算结果.据此可以确定各类飞机在各种着陆类型下的着陆下沉速度的最大值.这对飞机的设计研究提供指导.     

基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统

针对民航机精密进近着陆过程容易受地场环境、电磁干扰等空间噪声和接收机噪声的影响,对波束误差信号进行滤波相位滞后的问题,提出基于INS/ILS/RA组合导航的自动着陆系统(ALS)。该系统将仪表着陆系统(ILS)及无线电高度表(RA)和惯性导航系统(INS)输出的位置之差作为量测,运用卡尔曼滤波器进行估计,将组合导航系统的输出航迹角及纵向轨迹角替代波束偏差,分别送入横纵向控制回路。仿真结果表明,INS/ILS/RA组合位置解算方位角偏差精度优于0.3°,下滑角偏差精度优于0.2°。该系统可显著改善波束误差控制信号的动态品质,降低噪声影响,提高ILS自动进场着陆控制回路的稳定性和闭环性能。     

GPS／GLONASS组合接收机自备完善性监测和导航性能研究

本文应用近似径向误差保护判别准则，研究不同数量的卫星发生硬故障条件下，飞机非精密进场或终端航行时，ＧＰＳ／气压高度表组合系统、ＧＰＳ／ＧＬＯＮＡＳＳ／气压高度表组合系统接收机自备完善性监测可用性和导航解的可用性     

大迎角气动力建模与失速/尾旋模态仿真

我国国军标规定教练机设计定型试飞必须完成大迎角失速/尾旋等科目。尾旋是飞机最复杂的飞行状态之一,在开展尾旋特性试飞之前通过数值模拟的方法获知飞机的尾旋模态特性,对于降低飞行试验风险有着重要的意义。本文根据风洞试验数据建立了某型教练机的大迎角气动力数学模型,通过人在环仿真试验,得到了典型尾旋模态的重要参数,并对设计部门推荐的尾旋改出方法进行了演示验证。仿真计算结果与模型自由飞试验数据取得了良好的一致性,为飞行试验的开展提供了可靠的参考依据。     

自主着陆/着舰技术综述

面对韩美军演、保钓争端等日趋严峻的国际形势,建设强大国防的必要性不言而喻。发展高科技武器,建设强大的海上力量是维持我国周边地区稳定的有效手段。对航空母舰相关技术的研究已经成为目前的热点问题。在对比介绍了陆基飞机和舰载飞机自主降落技术的优点和发展情况之后,从下滑轨迹和导航方式两方面论述飞机降落技术的研究动态,最后对自主着陆/着舰技术进行展望,提出值得继续研究的4个方面,重点指出利用信息融合技术对包括视觉、雷达及其它相关传感器信息进行融合处理是未来飞机降落技术发展的必然趋势。     

机载激光捷联惯导系统动态误差的影响分析

激光捷联惯导系统中传感器由于直接与载体固联,同时还存在激光陀螺抖动振动,使系统误差特性较平台式系统更复杂,振动对系统动态误差影响更大。针对某型激光惯导系统随载机试飞中长航时精度超差的问题,分析了振动诱导误差的形成机理,查明了长航时精度超差的原因是由于惯导部件与其安装支架连接后的产品谐振频率与飞机螺旋桨叶通过频率耦合所致,为此提出了降低惯导部件内减振器带宽、提高载机惯导部件安装支架刚度的改进措施。经完善激光惯导系统算法,实施改进措施后,试飞考核,系统精度达标,从而验证了措施的正确性。     

一种低动态载波相位差分GPS测量中的粗差剔除算法

在分析介绍当前广泛应用的几种静态、动态粗差剔除准则的基础上，针对低动态环境下的载波相位DGPS测量，提出了一种基于中位数法的可变长度、分段抗差估计快速算法，用于粗差剔除。实验证明其可靠性好、适应性强，能为机载SAR运补用SINS／DGPS组合系统工程实际中提高运补参数事后处理精度提供可靠的GPS定位数据。     

机载光电/惯性组合着舰导引算法的地面验证

研究了机载光电/惯性组合着舰导引新算法,综合光电探测系统获得的跑道成像信息和机载惯性导航信息,建立导引参数与成像信息之间的数学模型,利用最小二乘法估计舰/机相对位姿,补偿舰船纵摇、横摇及沉浮运动并预测舰载机着舰位置,以实现近程导引舰载机半自动或自动安全着舰。在算法研究的基础上,进行了地面车载验证实验。实验采用缩比方案,以着降跑道模拟器模拟运动中的着降跑道。试验车模拟舰载机,通过相对位姿关系的一致性模拟着舰过程。试验结果验证了着舰导引系统方案的可行性和有效性,为飞行实验奠定技术基础,有利于提高其安全性。     

信息融合技术在INS/GPS/DVL组合导航中的应用研究

为克服某船载导航系统不能满足长时间高精度导航定位需要的缺点,提出了一种基于信息融合技术的INS/GPS/DVL联邦滤波器组合导航方案.介绍了INS/GPS/DVL联邦滤波器的工作模式,在建立INS、GPS和DVL误差模型的基础上,推导了滤波器的组合形式,并详细阐述了该联邦滤波器的融合算法.通过计算机仿真技术分析了该组合导航系统的性能,仿真证明了所设计的联邦滤波器可以充分利用各种导航传感器的信息,提高导航系统的精度,比单独的惯性导航系统能提供更为精确的位置、速度和姿态信息,有效地提高了导航系统的综合能力.     

惯性导航系统的误差估计

惯性导航系统（INS）以其自主的工作能力广泛应用于军事武备的导航、制导与控制系统和国民经济的诸多领域。它的主要缺点是定位误差随其工作时间的增长而增大。对惯导系统的误差进行估计和补偿是在保证性能价格比的前提下，提高惯性导航系统精度的有效途径。目前，对惯导系统的误差修正均采用外信息（如GPS的输出信息）校正，即在INS工作的全部时间内，定期地利用GPS输出的速度和位置信息与INS输出的相应信息的差值作为观测量，对INS误差进行估计和补偿。Kalman滤波的方法广泛地应用于惯导系统的误差修正初始对准。本研究了当地水平惯导系统的误差估计和补偿问题。分析结果表明，采用Kalman滤波的方法，可以精确地估计惯导系统的误差（包括陀螺漂移和加速度计零偏），误差估计的精度高，并且估计的方差阵收敛快。     

基于外推和级联积分梳状滤波器的多普勒插值方法

INS/GPS深组合导航系统的本地码和载波数控振荡器(NCO)控制量的计算需要利用滤波修正后的惯导位置信息或速度信息,其中的多普勒频移计算需要同时利用位置和速度信息。基带I、Q信息的更新率通常为1 kHz,利用惯导信息解算出的多普勒频移为100 Hz,利用级联积分梳状(CIC)滤波器进行插值有效解决了二者更新率的匹配问题。此外,导航滤波器的更新频率通常为1 Hz,惯导解算频率为100 Hz,对于低精度惯导系统,在滤波修正周期之间误差累积较快,利用外推方法有效控制了惯导解算误差。通过半实物仿真分析,基于外推和CIC滤波器的在线插值结果与基于B-样条插值结果对比,误差标准差约为1 Hz,误差的频谱被限定在0.02 Hz以内,结果表明了该方法的有效性。     

基于电子海图显示信息系统的惯性/地磁组合导航

为实现惯导系统长时间高精度导航,以性能优良的电子海图显示信息系统为开发背景,对地磁匹配辅助惯性导航系统进行了设计和仿真实验。在原有电子海图显示信息系统的基础上开发了数据采集模块、地磁数据库模块、惯导/地磁匹配模块、惯导误差估计模块等功能软件,并对各功能模块进行了深入分析。仿真试验结果证明,基于电子海图显示信息系统的惯性/地磁组合导航达到了校正惯性导航系统,实现高精度导航的目的。     

适合于航空应用的INS/CNS/Doppler组合导航系统研究

针对无阻尼惯导系统的误差特点,设计了适合航空应用的惯性(INS)/天文(CNS)/Doppler组合导航系统,建立了该组合导航系统卡尔曼滤波模型。仿真试验表明,该组合导航系统能为飞行体提供精确的导航信息。     

Performance enhancement for ultra-tight GPS/INS integration using a fuzzy adaptive strong tracking unscented Kalman filter

This paper conducts performance evaluation for the ultra-tight integration of Global positioning system (GPS) and inertial navigation system (INS) by use of the fuzzy adaptive strong tracking unscented Kalman filter (FASTUKF). An ultra-tight GPS/INS integration architecture involves fusion of the in-phase and quadrature components from the correlator of the GPS receiver with the INS data. These two components are highly nonlinearly related to the navigation states. The strong tracking unscented Kalman filter (STUKF) is based on the combination of an unscented Kalman filter (UKF) and strong tracking algorithm (STA) to perform the parameter adaptation task for various dynamic characteristics. The STA is basically a nonlinear smoother algorithm that employs suboptimal multiple fading factors, in which the softening factors are involved. In order to resolve the shortcoming in a traditional approach for selecting the softening factor through personal experience or computer simulation, the Fuzzy Logic Adaptive System (FLAS) is incorporated for determining the softening factor, leading to the FASTUKF. Two examples are provided for illustrating the effectiveness of the design and demonstrating effective improvement in navigation estimation accuracy and, therefore, the proposed FASTUKF algorithm can be considered as an alternative approach for designing the ultra tightly coupled GPS/INS integrated navigation system.