一种基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法

为了应对高动态卫星信号短时受遮挡的恶劣环境,研究了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波方法。首先介绍了BDS/INS紧组合滤波方程,然后详细推导了基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法,并进行了相应的理论分析。最后利用惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对基于序贯处理的BDS/INS紧组合导航系统的滤波性能进行了仿真分析。结果表明：提出的基于序贯处理的BDS/INS紧组合滤波算法在不损失滤波精度的情况下,有效地减小了系统的运算量,提高了计算效率,增强了惯性/卫星组合导航系统在高动态卫星信号短时受遮挡场景下的适用能力。     

自适应惯性／天文器件级组合导航算法研究

在惯性／天文组合导航系统中,天文设备输出信息中所包含的噪声易受外界环境影响而发生变化,使得惯性／天文器件级组合导航数据融合精度受到制约。针对这一问题提出了基于自适应滤波的惯性／天文器件级数据融合算法,该算法在对导航参数误差、惯性器件误差进行滤波估计的同时,对天文量测信息噪声方差阵进行实时推算,从而优化滤波器对天文量测信息的处理,提高导航精度。经仿真试验可知,使用自适应滤波算法进行数据融合,导航位置精度可提高30％,具有理论价值与工程意义。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统。针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计。搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性。仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

基于自适应滤波的天文惯性组合导航技术

以天文测星获取的Psai角为量测信息进行天文惯性组合导航时,Psai角由天文测星高度差经二阶矩计算而来,故Psai量测信息噪声统计特性不再服从高斯分布,对天文惯性组合导航效果产生消极影响。针对上述问题,提出基于自适应滤波的天文惯性组合导航技术,通过对量测噪声协方差矩阵采用自适应加权调整方法,降低噪声非高斯特性对组合导航误差抑制效果影响。基于天文惯性组合导航设备试验数据,对比Psai角量测噪声高斯近似和自适应处理两种方法下的组合导航位置误差抑制效果。试验表明：Psai角量测噪声自适应滤波处理比高斯近似具有更好的位置误差抑制效果。因此,应用基于自适应滤波的天文惯性组合导航技术对惯导误差估计有较好效果,有利于天文惯性组合导航技术的工程应用推广。     

MC-ROV导航系统研究

针对研制的新型模态切换水下机器人(Mode-Converted ROV, MC-ROV),设计了一套以MEMS器件为主的微惯性组合导航系统,包括陀螺仪、加速度计、磁力计、深度传感器及微处理器等。系统采用互补滤波方法抑制陀螺漂移,设计卡尔曼滤波器计算姿态角。本文采用了改进的自适用卡尔曼滤波器,增大新近数据的作用,减小陈旧数据的作用,避免滤波发散,提高导航精度。水池实验表明结合互补滤波、自适应卡尔曼滤波能够获得比较精确、稳定的水下机器人导航信息。同时,基于实测数据进行的算法仿真表明改进后的渐消记忆指数加权自适应卡尔曼滤波可以在一定程度上改善导航效果。     

基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法

针对INS／GPS组合导航系统中噪声统计特性不准确时,现有的卡尔曼滤波工作性能会降低的问题,提出了一种基于粒子滤波的INS／GPS组合导航滤波算法。仿真结果表明该算法能有效降低统计特性不准确对系统造成的不利影响。     

一种偏振光/双目视觉仿生组合导航方法

针对复杂干扰环境下智能移动机器人自主导航问题,为了实现低成本、高精度、强鲁棒性、完全自主的导航,提出了一种偏振光/双目视觉仿生组合导航方法.首先,设计了图优化紧耦合的组合算法,推导优化函数并将偏振定向传感器/双目视觉传感器的数据融合,然后,搭建仿生偏振定向传感器/双目视觉传感器仿生组合导航实验平台,最后,通过室外汽车搭...     

机载BDS/INS超紧组合导航系统抗压制干扰性能分析

为应对日趋恶劣的战场电磁干扰环境,对机载BDS/INS超紧组合导航系统抗压制干扰性能进行了仿真量化分析.首先介绍了 BDS/INS超紧组合抗干扰的技术机理;然后详细推导了纯卫星导航PLL跟踪环路及超紧组合PLL跟踪环路的误差公式,并进行了相应的理论公式仿真分析;最后基于惯性/卫星组合导航信号软件模拟器对机载BDS/IN...     

基于速度阻尼的天文／惯性组合导航技术研究

简要介绍了天文／惯性组合导航系统的基本原理,采用速度阻尼技术阻尼惯性导航系统的舒拉周期误差,为天文导航系统提供高精度的姿态信息,从而利用天文导航信息估计补偿惯性导航系统的陀螺漂移,同时,速度阻尼克服了天文导航不能估计补偿加速度计误差的缺点,使天文／惯性组合导航的各种误差得到补偿修正,解决了天文／惯性组合导航长航时导航条件下导航精度不高的问题;对研制的天文／惯性组合导航系统远洋航行的数据进行半物理仿真,仿真分析结果表明：基于速度阻尼的天文／惯性组合导航技术可以实现天文／惯性组合导航系统的长航时高精度组合导航。     

基于可观测性分析的SINS/CNS降维设计

针对长航时无人机的长航时和组合导航系统固有的非线性特性,建立了SINS/CNS组合导航系统的非线性模型,该模型能够更加趋近于真实模型。模型建立之后对其进行可观测性分析,并根据可观测性分析的结果进行降维设计,只对可观测性好的状态进行状态反馈。并选择了精度更高的SCKF算法进行滤波,仿真结果表明,选择的滤波算法精度更高,降维设计之后组合导航系统即能够保证导航精度又能够大大提高实时性。     

基于伪相关函数的多级电平编码符号信号通用无模糊跟踪方法

针对新一代全球导航卫星系统(GNSS)中多级电平编码符号(MCS)信号存在的跟踪模糊问题,本文提出了一种通用的MCS信号无模糊跟踪方法.首先推导了不同MCS信号互相关函数的统一表达式,并给出了伪相关函数的定义;然后深入分析了实现无模糊跟踪需要满足的约束条件,推导了两路参考信号的通用构造方法以及相互之间的关系,为具体MCS信号的求解提供了极大的便利;进而给出了利用本文方法的GNSS接收机码跟踪环路模型.作为MCS信号的特例,分别讨论了本文方法在四种二进制偏移载波信号跟踪中的应用.仿真结果表明,本文方法能够有效解决MCS信号的跟踪模糊问题,具有良好的性能和广阔的应用前景.     

基于9DOF IMU的AUV惯性导航技术研究

水下机器人（underwater vehicle）惯性导航技术是目前机器人控制技术的难点,通过加装不同类型的IMU组件,可以实现水下机器人姿态、方位等参数的测量,并将这些参数作为反馈输入来实现水下机器人的精确控制。针对低成本微惯性传感器的应用特性,采用Sparkfun、Arduino Mega和Raspberry Pi,设计了基于Raspberry Pi集中处理、Arduino控制板分布式控制的微小型捷联惯导系统,实现了水下机器人惯性导航系统的全部导航和制导参数读取,包含位置坐标、线速度、角速度、姿态角、方位角等信息,通过水池试验表明应用表明本系统满足Eco-dolphin的水下定航控制要求。     

X射线脉冲星导航半物理仿真实验系统研究

由于费用巨大,X射线脉冲星导航初步研究阶段不可能进行空间搭载实验.为此,文章设计了一种X射线脉冲星导航半物理仿真实验系统.该系统由脉冲星信号模拟部分和导航参数解算部分组成.模拟部分采用非齐次泊松过程对光子到达太阳系质心的时间建模,时间转换后,模拟X射线探测器观测脉冲星时输出的脉冲信号.导航参数解算部分利用Delta-Correction方法解算模拟信号中蕴含的导航信息.该系统可同时模拟4颗脉冲星信号,成本低,精度高,可对脉冲星导航的信号处理和参数解算过程进行光子级仿真研究,并为后续空间搭载实验中原理样机的设计提供一定的参考. 关键词： X射线脉冲星 导航 仿真实验系统 非齐次泊松过程     

一种通用的卫星导航信号码时延估计误差评估方法

卫星导航信号的码时延估计误差是决定系统服务性能的关键因素,迫切需要对多种不同调制与复用方式的导航信号进行全面的码时延估计误差性能评估,从而为后期的系统应用提供重要的选择依据.为此,本文提出了通用的码时延估计误差评估方法.首先,概括了导航接收机的码跟踪环路模型,根据是否匹配接收以及是否相干处理,将目前的导航接收机归纳为四种类型.其次,在假设码时延估计误差非常小的条件下,分别给出了匹配接收下相干处理和非相干处理时的估计误差以及相互之间的关系;推导了非匹配接收下非相干处理时的估计误差,并讨论了与相干处理时的关系.最后,推导了码时延估计误差的齐夫-扎凯界限,解决了估计误差不满足非常小这一假设条件时的评估.本文提出的评估方法均以导航信号的功率谱密度表示,为信号设计和接收机的研制提供了重要的理论指导,同时也给具体信号的评估带来了极大便利.仿真实验中对新一代典型导航信号的码时延估计误差做了有效评估.     

Differential equation dynamical system based assessment model in GNSS interoperability

With the development of Global Navigation Satellite System (GNSS),the idea of GNSS interoperability is born and has become the focus of study in the field of satellite navigation.The popularity for GNSS to augment the interoperability with the existing ones necessitates the study of the assessment algorithm of this idea.In this paper,an assessment algorithm for interoperability comprehensive benefits based on the differential equation dynamical system is discussed.There are two important aspects in GNSS tha...     

微机电系统红外脉冲光源调制特性的研究

针对微机电系统热激发红外光源的动态特性,采用一种新的计算方法。即通过建立光源在不同初始温度下升温与加电时间、功率之间的关系,定量估算不同脉冲频率下辐射功率的调制深度。该方法可以计算调制深度大情况下的动态特性。就其中两个重要影响因素加电方式和发射率分别进行讨论,得到:饱和功率相同的前提下,采用恒压源供电方式相比恒流源供电和恒定功率供电响应时间更小,从而更有利于改善光源的动态调制特性;相同条件下,选择高发射率的光源材料也有利于缩短上升时间。结合计算结果,对一个微型铂金薄膜红外光源的频响特性进行了验证测试,测试结果与计算分析符合较好。     

Developments of GNSS buoy for a synthetic geohazard monitoring system

A global navigation satellite system (GNSS) buoy system for early tsunami warnings has been developed for more than 20 years. The first GNSS buoy system using a real-time kinematic algorithm (RTK) was implemented in the Nationwide Ocean Wave information network for Ports and HArbourS (NOWPHAS) wave monitoring system in Japan in 2008. The records of NOWPHAS were used to update the tsunami alert by the Japan Meteorological Agency (JMA), owing to the tsunami generated by the 2011 Tohoku-oki earthquake (Mw9.0). However, considering that the distance limit is less than 20 km for the RTK algorithm, a new system was designed by introducing a new positioning algorithm and satellite data transmission to place the buoy much farther from the coast. A new technique for the continuous monitoring of ocean-bottom crustal movements was also implemented in the new system. The new buoy system can be used for weather forecasting and ionospheric monitoring as well.     

区间衍生粒子滤波器

针对非线性、非高斯环境下具有不确定动态模型参数的系统状态估计问题,提出了一种新颖的区间衍生粒子滤波算法.该算法利用区间滤波生成的重要性密度函数,在系统状态转移概率密度的基础上,融入最新的系统观测数据,从而提高了对系统状态后验概率的逼近程度.为了进一步提高算法的实时性,提出一种类似光子衍射的粒子衍生过程,进而缓解了滤波精度与运算量之间的矛盾.通过陀螺/星敏感器组合定姿问题验证了该算法的有效性和鲁棒性.     

High-performance modulation-doped AlGaAs/InGaAs thermopiles for uncooled infrared FPA application

Novel thermopile based on modulation doped AlGaAs/InGaAs heterostructures is proposed and developed for the first time, for uncooled infrared FPA (Focal Plane Array) image sensor application. The high responsivity with the high speed response time are designed to be 4900 V/W with 110 μs under the 2 μm design rule. Based on integrated HEMT–MEMS technology, the 32 × 32 matrix FPA is fabricated to demonstrate its enhanced performances by black body measurement. The technology presented here demonstrates the potential of this approach for low-cost uncooled infrared FPA image sensor application.     

一种多滤波器组合导航数据融合方法

针对组合导航系统中使用单天线GPS接收机时导致姿态角不易收敛的问题,提出了一种互补滤波器和卡尔曼滤波器相结合的数据融合算法。该方法首先通过MEMS惯性传感器与磁强计设计了一种互补滤波算法。针对载体在变速运动过程中加速度计的倾角测量值有较大误差,影响互补滤波器输出精度的问题,通过GPS接收机和加速度计设计了卡尔曼滤波模型,将卡尔曼滤波器输出速度的微分量反馈给互补滤波器,实现了对互补滤波器中载体运动加速度的补偿。基于以上解算方法,以FPGA为核心处理器设计了组合导航系统并进行了车载实验。实验中,该方法有效补偿了汽车变速过程中的倾角测量误差,证明了该方法的有效性。