粗精匹配结合的矢量道路辅助惯性导航算法

针对无源环境下无法采用卫星导航定位方式对惯性导航系统的累积误差进行修正的问题,提出一种采用高精度的矢量道路数据进行粗精匹配的导航校正算法。该方法首先通过分析惯导轨迹的特征标示点以及外接矩形,剔除明显的误匹配道路和冗余道路,获取待匹配道路集合;进而,结合ICCP算法具有匹配精度较高,匹配结果较稳定的优点,完成惯导轨迹位置误差的补偿和校正;最后,根据匹配方差和历史匹配轨迹对匹配结果的准确性进行分析和判断。仿真实验结果表明,该算法能够提高惯性导航定位误差的校正精度,减少在复杂道路交叉口等情况的误匹配。     

异步联邦UKF的GNSS／SINS／摄影定位组合导航算法仿真

在飞行器进近过程中,为了提高组合系统的导航精度,针对传统联邦滤波器对非线性系统模型易导致滤波发散问题.分析了两种导航方式的优缺点,提出了基于卫星导航／惯性导航／摄影测量(GNSS／SINS／Photogrammetry)的组合导航联邦滤波算法,并推导了系统误差模型.该算法取长补短利用联邦无迹卡尔曼滤波器将GNSS定位和摄影定位、定姿精度高的优势对SINS进行在线误差估计.针对多传感器非等间隔数据采样问题,采用时间与量测更新分离的异步非等间隔联邦滤波算法进行信息融合,并对滤波器结构进行改进以减少算法复杂度.仿真实验证明基于联邦UKF的组合导航系统较传统联邦滤波算法位姿精度有明显的提高,且系统鲁棒性也有一定的增强.      

水下地磁匹配导航定位关键技术研究

惯性导航(inertial navigation system,INS)具有自主、无源导航的特点,但其定位误差会随时间积累,难以满足载体长时间精密水下导航需要.地磁匹配导航以地球固有物理特征地磁为匹配对象,通过线图匹配实现导航,具有无源、隐蔽性强和匹配特征明显等优点,可以实现对INS积累误差的修正,是一种极佳的辅助INS水下导航手段.因此,研究以惯性导航为主,地磁匹配导航为辅的水下组合导航技术,可以满足水下潜艇导航对精度和隐蔽性的双重要求,也成为目前的研究热点. 论文在分析国内外研究现状的基础上,开展如下研究:     

重力垂直梯度导航值特征分布与可导航性分析

以并行Kalman滤波匹配导航原理为基础,设计重力垂直梯度辅助惯性导航系统导航的可导航值计算方法.基于西太平洋海域2'×2'测高重力垂直梯度数据库,给出西太平洋海域重力垂直梯度辅助导航2'×2'导航格网值.选取不同特征区域的5条航线进行辅助导航仿真定位,并对导航能力进行统计分析,给出可导航性值、匹配成功概率、定位误差的关系.结果表明,本文设计的重力垂直梯度可导航性值可以作为匹配区域选择以及航线规划的数量性依据,可导航值大于14.0时,定位误差优于2.0 n mile,并给出西太平洋海域对应的区域分布.     

关联概率密度加权重力异常UKF滤波匹配导航算法

无味卡尔曼滤波(UKF)是一种通过采样来近似非线性分布,从而对非线性问题进行次优估计的滤波方法。利用实时观测得到的重力异常以及航行区域参考重力异常图,可以建立基于重力异常的UKF滤波匹配导航算法,以此校正惯性导航系统的漂移误差。针对选取与UT变换相同权系数来求取预测观测值而可能导致求得的预测观测值为伪观测值的问题,提出了利用关联概率密度函数对采样观测值进行加权的重力异常UKF滤波匹配导航算法。通过对某实验区域的实验进行计算分析,结果表明,基于关联概率密度加权重力异常UKF滤波算法能够克服传统加权预测观测值带来伪观测信息的问题,将惯性导航系统经纬向漂移误差降低至1.1 n mile以内,均优干传统加权算法和纯惯性导航系统的定位精度。     

GAINS中重力传感器信息的扰动改正

重力辅助惯性导航系统GAINS(Gravity Aided Inertial Navigation System)是利用地球物理特征信息──重力来完成水下运动载体的辅助惯性导航与定位。为实现重力匹配以校正惯性导航随时间累积的误差,首先必须对重力传感器输出信息进行扰动改正。分析了水下运动状态下重力传感器受到的各种重力扰动,如垂直扰动加速度、水平扰动加速度以及厄特弗斯效应影响所产生的原因,研究了扰动误差模型与INS导航精度之间的关系,并通过计算,提出了可直接以INS输出数据而无需其它外部有源导航信息进行扰动分离的方法。     

GAINS中重力传感器信息的扰动改正

重力辅助惯性导航系统GAINS(Gravity Aided Inertial Navigation System)是利用地球物理特征信息重力来完成水下运动载体的辅助惯性导航与定位.为实现重力匹配以校正惯性导航随时间累积的误差,首先必须对重力传感器输出信息进行扰动改正.分析了水下运动状态下重力传感器受到的各种重力扰动,如垂直扰动加速度、水平扰动加速度以及厄特弗斯效应影响所产生的原因,研究了扰动误差模型与INS导航精度之间的关系,并通过计算,提出了可直接以INS输出数据而无需其它外部有源导航信息进行扰动分离的方法.     

GPS车辆导航中的实时地图匹配算法

通过误差来源的分析和误差模型的建立，提出了一种车辆导航中GPS定位测量与数字地图实时配准的地图匹配算法，这使得在现有的基本硬件配置条件下，车辆导航定位精度更高。最后对算法进行了分析，并给出了统计结果。     

水下重力异常相关极值匹配算法

重力辅助惯性导航是利用地球物理特征信息——重力来修正水下潜器惯性导航误差,其关键技术是匹配算法。基于平均平方差最小准则构造差分降权相关目标函数模型,针对受干扰误差随机影响,基于目标函数模型搜索得到的多个有效位置,均有可能以不同概率密度源于正确位置这一问题,提出概率数据关联滤波重力匹配算法,与最近邻法相比,该算法确定的航迹更接近于真实位置,提高算法的可靠性与抗干扰性;分析探讨序列采样间隔对匹配精度的影响。通过试验区仿真匹配,结果表明,当选择适当的采样间隔与采样长度,该算法能有效修正导航误差。     

改进TERCOM算法用于重力场辅助惯性导航

匹配算法对于重力辅助惯性导航系统的定位精度和效率有巨大影响。其中,TERCOM匹配算法由于原理简单、可靠性高而被广泛应用,但其只是通过刚性变换来纠正位置误差。针对TERCOM算法存在的此种问题,提出了带有旋转和尺度变换功能的改进TERCOM算法,旋转的角度和尺度变换的相关参数依据惯导的误差状况进行确定。实验结果表明,改进型TERCOM算法在相同的条件下匹配结果的精度要明显好于传统TERCOM算法,表明了改进TERCOM的优越性和可行性。     

卫星导航系统的现状分析和发展趋势

本文主要介绍了当前世界上主要的卫星导航系统，分析了导航系统中存在的隐患及其对卫星导航系统的影响，并提出了相应的解决方案，最后概括了卫星导航系统的未来发展趋势。     

中山站至DOME-A内陆冰盖考察导航系统设计

基于GPS的导航技术作为一个很热门的研究课题,其在航空、航天以及陆上车辆导航,个人移动导航等诸多领域有着深入广泛的应用。但针对南极地区这一基础地理信息缺乏,环境特殊的科考导航系统的开发研究却极其少见。本文结合移动导航技术和南极科考的实际需求,设计了中山站至DOME-A内陆冰盖考察导航系统,对系统结构、功能进行了详细设计,最终编制完成了模拟系统。     

基于星基导航完好性监测及其海上应用系统的探讨

由于卫星导航信号强度弱易被干扰,可以通过人为手段（如GPS的SA）播发欺骗信息,使海上船只的导航信号容易被干扰、蒙蔽和控制。通过对星基导航完好性监测方法的探讨,介绍了通过建立一个卫星导航系统信息源完好性监测数据库,并利用地球同步卫星,将监测结果实时地传输到监控中心,来建立一套可靠性高、实时性强的海上卫星导航信息源完好性监测系统,解决我国海上特殊用户星基导航可靠性保障的问题。     

一种校准机(舰)载惯导航向偏差的方法

机(舰)载设备在测量过程中，需要提供准确的飞机(舰船)俯仰、横滚、偏航等姿态信息，但由于机(舰)载惯导系统提供的偏航数据精度较低，不能满足测量的需要，需要对惯导进行校准。针对这种情况，探讨了一种利用机(舰)载光测设备测量方位标修正惯导航向偏差的方法。由于光测设备测量精度比较高，本校准惯导方法满足靶场试验的需求，达到了修正系统误差的目的。试验证明，这种方法是有效、可行的。     

卫星导航系统导航信号与导航电文设计中的时间要素

从时间要素考虑，卫星导航系统如何支持用户对卫星钟误差的改正，如何支持用户进行实时、无整周模糊地伪距测量以及如何支持多系统兼容定位等，是导航信号与导航电文设计中必须解决的问题。本文在对国外卫星导航系统导航信号与电文设计进行分析研究的基础上，对这些问题进行了一些探讨。     

北斗导航系统在四川抗震救灾中的应用实践与启示

重点介绍了我国自主建设的北斗卫星导航系统在四川抗震救灾中的成功应用与实践。该系统在搭建指挥网络、报知灾情险情、保障应急定位及提供信息服务上具有明显的功能优势和应用潜力。作者指出,“救灾导航”理念应纳入国家减灾救灾和突发事件应对战略,基于北斗的抢险救灾导航保障应形成常态化、规范化的应急保障模式。     

基于星间测距/轨道定向参数约束的导航卫星自主定轨研究

研究了导航卫星自主导航问题，提出了基于星间测距和轨道定向参数约束的导航卫星自主定轨方法，通过该方法的可行性分析，得到一些有益结论。     

水下无源导航系统仿真匹配算法研究

针对水下无源导航(地形辅助导航)系统的特点，充分利用各种海洋地理特征传感器获取信息，进行数据预处理、算法分析、性能评估，然后进行智能数据融合，进而完成水下无源导航系统模块化的仿真设计，为水下无源导航系统的进一步研究提供可行的方法和技术。仿真结果表明，采用水下地形匹配辅助导航，能够有效地修正惯导误差达到设计要求，为真实海洋环境下的精确导航提供可靠的技术依据。     

中国第一代导航卫星系统北斗一号无线电波的频谱特征

北斗一号是中国第一代区域性卫星导航和定位系统。本文综合国外对该系统的无线电波的频谱特征作一综合介绍。论述了北斗一号导航和定位系统的构成、工作频率和地面待定点的定位精度,论述了该系统的工作程序和北斗卫星的频谱,以及北斗卫星信号的特征图。     

我国建立导航地理框架数据共享平台的必要性

在分析导航地理框架数据在导航电子地图中的作用,以及导航电子地图生产方式和存在问题的基础上,充分论述我国导航电子地图产业的发展不能仅仅依靠市场化运作模式,政府主管部门应组织建设统一的导航地理框架数据共享平台。