弹载惯性/卫星/星光高精度组合导航

选取捷联惯导系统误差作为组合导航系统状态,利用捷联惯导与卫星导航系统各自的位置输出构造量测,设计惯性/卫星组合导航算法。在惯性/星光组合导航算法设计中,对星敏感器安装误差进行建模并也列入组合导航系统状态,利用星敏感器输出的姿态矩阵和根据惯导输出计算得到的等效姿态矩阵构造量测。从而,利用联邦滤波技术设计出弹载惯性/卫星/星光高精度组合导航方法。该组合导航方法的仿真结果表明,其定位、定姿精度分别达到12.1m(3σ)和0.27′(3σ),而且能够有效标定出惯性器件的随机常值误差和星敏感器的安装误差。     

基于加权奇偶矢量的机载自主完好性监测算法

针对接收机自主完好性监测在卫星数少或多星同时发生故障下无法保证可用性的问题,结合实际机载多传感器配置,提出了一种基于陆基导航系统辅助的加权奇偶矢量机载自主完好性监测方法,利用陆基导航系统的斜距及卫星伪距观测信息建立联合监测系统的观测方程,并采用加权奇偶矢量法构建检验统计量实现对故障卫星的检测判别。仿真结果表明,该方法能及时准确地识别故障卫星,从而保证卫星导航系统的完好性及组合导航定位精度,具有重大的工程应用参考价值。     

基于多解分离的GNSS/Inertial组合系统完好性监测

在卫星导航系统的完好性监测中,通常的接收机自主完好性监测过分依赖于可见星的几何分布,并且不能提供足够的可用性。针对该问题,给出了一种基于多解分离的惯性辅助卫星导航完好性监测方法。在对基于奇偶矢量的接收机自主完好性监测法及其可用性分析基础上,设计了基于多解分离的卫星导航/惯性组合导航紧耦合滤波器,推导了其完好性监测以及可用性计算方法。通过仿真实验,从可用性、阶跃故障和斜坡故障的完好性监测效果等方面,对两种方法进行了对比分析。结果表明,多解分离法在5颗星时仍能定位故障,水平保护限值可以降低50 m,对于1 m/s的斜坡故障检测时间可以缩短71 s,显著提高了完好性监测性能。     

基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法

针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合系统状态量,通过多普勒信息进行伪距平滑,并利用扩展卡尔曼滤波将惯导及卫星观测信息进行融合,解算相对导航结果。通过车载实验对所提出的相对导航算法进行了验证,实验结果表明,所提出的BDS/INS紧组合动对动相对导航算法能够保持分米级相对导航精度,卫星信号短时中断时,能有效保持高精度相对导航结果输出。     

捷联惯导基于星体跟踪器的高精度初始对准算法

捷联惯导与小视场星体跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,导航精度受导航初始误差和器件误差的综合影响。基于此,提出一种捷联惯导与小视场星体跟踪器相组合的初始对准算法,对导航初始姿态误差和惯性器件误差进行估计修正。捷联惯导初始对准过程完成之后,在地面准静基座条件下做速度和位置阻尼条件下的惯导更新解算,利用捷联惯导系统的速度误差量测及小视场星体跟踪器的导航误差角测量量,设计组合粗对准算法和组合精对准算法,用于对捷联惯导系统的初始对准误差和惯性器件误差做进一步有效估计。仿真结果表明:对中等精度导航级捷联惯导系统,组合对准后水平姿态精度可提高到2’’,方位精度可提高到5’’。     

基于加性四元数的SINS/CNS非线性紧组合方法

针对SINS/CNS组合导航系统中的非线性特性,提出了基于加性四元数的SINS/CNS非线性紧组合方法.从捷联惯性导航系统误差非线性建模和天文角度非线性量测两个方面出发,推导了基于加性四元数的捷联惯导误差传播特性,构建了天文导航的非线性量测模型,采用二阶插值滤波算法实现了SINS和CNS的非线性信息融合.计算机仿真显示,SINS/CNS非线性紧组合方法充分考虑系统的非线性特性,机动情况下的峰值误差较小,相对线性紧组合方法导航精度提高约15％.     

基于高斯混合模型的惯导/计程仪组合导航方法

针对长航时舰船航行过程中电磁计程仪误差变化较大,同时存在未知测量噪声,无法满足船用捷联惯导/电磁计程仪组合导航系统对计程仪要求的问题,提出了一种用于非线性非高斯系统状态估计的滤波方法。以无迹卡尔曼滤波为组合导航系统基本算法,测量噪声密度分布中引入高斯混合模型,提出了捷联惯导/电磁计程仪组合导航的高斯混合模型无迹卡尔曼滤波算法,达到实时准确估计并补偿惯性导航系统误差的目的。航行试验验证了基于高斯混合模型组合导航方法的可行性,使得捷联惯导/电磁计程仪组合导航系统的最大定位误差由水平阻尼的1213 m减小到392 m,且比传统无迹卡尔曼滤波方法进一步消除了计程仪误差的影响,定位精度提高了15%。     

光纤惯导／多普勒雷达／气压高度表组合导航半实物仿真

设计军用飞机的自主导航系统是军用飞机的一项关键技术.捷联惯导/多普勒雷达/气压高度表组合导航方法虽然在理论上已较完善,但在具体工程实现中却存在诸多问题.针对实际工程要求,分析并建立了一种适用于飞机的低成本光纤惯导/多普勒雷达/气压高度表组合导航系统方案并对该实际系统进行了多次闭合与非闭合路线的跑车试验,对试验结果的分析表明,该方案是有效的,系统能够有效地抑制惯导位置误差随时间积累而发散的趋势,满足实际导航要求.之后针对实际工程中遇到的问题,分析并提出了影响光纤惯导/多普勒雷达/气压高度表组合导航系统性能的主要因素是Doppler雷达、光纤惯导同机体间的安装误差以及组合导航系统中航向角误差的结论.     

基于极大似然比的多故障卫星完好性检测

针对多星座情况下多卫星同时故障时的接收机自主完好性检测的问题,分析了多卫星同时故障的原因及特点,提出基于极大似然比的分层完好性检测方法.通过奇偶向量矩阵的计算,根据极大似然估计,进行故障检测与隔离,利用全量检验统计值与部分检验统计值之间的关系进行故障卫星的确定,并利用接收机的数据进行仿真验证.仿真结果表明,本方法可以快速有效地实现多星座情况下的接收机自主完好性检测,检测出并隔离故障卫星.     

低成本制导弹药虚拟运动预测组合导航方法

采用捷联惯导/卫导松组合导航系统的低成本制导弹药在执行任务时,卫星导航信号闪烁、断续、丢失等情况时有发生,严重降低了导航精度。为解决卫导信号短时缺失条件下的精确导航问题,提出了一种基于虚拟运动状态预测和自适应卡尔曼滤波器的卫导信号补偿导航方法。首先,建立卫导接收机正常工作时的状态与量测方程,构建三维空间下弹药制导过程的动力学模型。其次,根据制导律与动力学特性预测制导弹药的虚拟运动状态,并将其输入卡尔曼滤波器,在一定程度上替代卫导信号。最后,设计一种自适应卡尔曼滤波器,该滤波器可根据新息序列实际协方差与理论协方差的不匹配度自动调节增益。仿真结果表明,在卫导信号短时缺失的情况下,相比基于扩展卡尔曼滤波器的松组合导航方法,所提方法可将平均定位精度提升55%以上,为卫导信号短时缺失条件下的组合导航提供新思路。