简介：由于北斗卫星所处轨道远离地球,无源北斗接收机输出伪距的误差较大,影响了与惯导进行伪距组合时的滤波定位效果。考虑到无源北斗伪距误差建模复杂,且Kalman滤波要求误差模型准确,作者研究了采用单机伪距差分的方法减少滤波量测值误差,通过理论分析建立了基于伪距差分的三星无源北斗/SINS组合模型。跑车试验表明,该组合导航算法可有效提高系统的定位精度,并具有滤波参数调整简单的优点。

简介：地形辅助导航是一种利用地形高度信息定位的导航技术,由于地形高度起伏是非线性的,因此地形辅助导航本质是非线性、非高斯贝叶斯后验概率估计问题。粒子滤波因为适合非线性、非高斯估计问题,被引入地形辅助导航领域得到广泛研究和应用,但粒子滤波算法存在粒子匮乏的问题,会影响定位精度。针对此问题,将高斯混合无迹粒子滤波（GMUPF）用于地形辅助导航,该算法用高斯混合模型（GMM）近似粒子分布,用无迹卡尔曼滤波（UKF）估计重要密度函数,不需要做重采样。通过用实际地形数据做飞行仿真实验,结果显示相比粒子滤波,不仅没有粒子匮乏问题,而且所用粒子数更少时估计精度略好。

简介：针对无陀螺或陀螺失效等情况下的飞行器姿态确定问题，基于无冗余姿态描述形式修正Rodrigues参数，提出了仅利用星敏感器矢量观测信息来确定飞行器姿态的UPF（UnscentedParticleFilter）算法。UPF利用UKF（UnscentedKalmanFilter）得到粒子滤波的重要性密度函数，从而克服了标准的粒子滤波没有考虑最新量测信息和UKF只能应用于噪声为高斯分布的不足。修正Rodrigues参数描述飞行器姿态具有简洁高效的特点，通过切换方法避免了奇异性现象。仿真结果表明，该姿态确定算法可以取得比UKF更快的滤波收敛性和更高的滤波精度，并且比四元数算法计算效率提高近10％。

简介：针对传统惯性开关阈值散布大、万向性差等缺点,设计了一种环形无源万向微机电惯性开关。环形的可动质量框作为可动电极,由内部的四根折叠悬臂梁支撑,和外部的环状固定电极有一定间隙,构成xy平面内的万向开关。对设计开关进行有限元动态接触仿真,结果表明开关在1000g加速度作用下的响应时间和接触时间分别约为0.142ms和5s,表现出较高的触发灵敏度和良好的接触效果。研究悬臂梁线宽与开关阈值加速度的关系,结果表示悬臂梁线宽的微小变化会引起阈值加速度的较大变化。利用冲击台试验对封装后的开关进行阈值试验,试验结果表明实际阈值分布在900g-1300g范围内,80%的开关阈值比设计值大。用微电镜对悬臂梁线宽进行静态测量,悬臂梁线宽加工误差大多分布于0-＋2m,加工误差直接导致开关的阈值加速度增加,设计阶段应充分考虑加工误差对阈值加速度的影响。

简介：由于MEMS陀螺精度低、漂移大,使得MEMS陀螺和加速度计构成的微惯性导航系统（Micro-INS）的精度很低,导航定位误差发散很快,不能满足载体进行导航定位定姿的要求。而相对MEMS陀螺,MEMS加速度计精度较高,据此提出用MEMS加速度计来构成的无陀螺微惯性导航系统（GyroFreeMicroInertialNavigationSystem,GFMINS）,即通过将高精度的MEMS加速度计安放在载体非质心处,代替陀螺来测量载体角运动信息,实现在短时间内的载体角速度测量精度优于MEMS陀螺的精度,以满足某些短时间运行载体的导航定位定姿要求。最后,针对某型火箭弹的运动模型,对两种惯导系统进行了仿真,结果表明,由误差补偿后MEMS加速度计构成的无陀螺微惯导系统,在100s内的导航误差等效于传统惯导系统中陀螺漂移0.1（°）/h的误差。

简介：针对自主驾驶车辆长时间导航精度要求难以满足的问题,建立了GPS与微惯性导航系统的组合导航滤波模型,在位置观测的同时引入姿态信息,提高了导航精度。在此基础上提出了基于权值矩阵的模糊自适应卡尔曼滤波算法,该算法通过模糊控制器自适应地改变每个观测量的权值,得到权值矩阵引入卡尔曼滤波器实现自适应滤波。仿真和实验结果表明,所提出的权值矩阵模糊卡尔曼滤波性能优于衰减因子自适应卡尔曼滤波,特别是在GPS信号失真及噪声先验统计特性不可知的情况下,其定位精度能够保证在1m之内。

简介：传统地形辅助导航适配区选择主要根据某一个地形特征参数的大小决定,因此不可避免地存在对地形适配性评判的不全面性。为了克服传统方法的缺点,提出了一种基于熵值法赋权灰色关联决策的地形辅助导航适配区选择方法,该方法综合考虑了地形标准差、粗糙度、地形高度熵及相关系数对适配区选择的影响。首先,利用计算得到的各特征参数值构建灰色决策矩阵;其次,对决策矩阵进行极差变换以及归一化处理得到灰色关联判断矩阵;最后,采用熵值赋权法客观计算各决策属性的权重,得到地形适配性综合评价指标。仿真结果表明,在评价值高的区域进行地形辅助导航,其匹配误差将更小。

简介：基于一种六加速度计配置方案，给出了载体加速度和角速度的解算公式，并分析了无陀螺捷联惯导系统粗对准原理。在静基座下，针对系统初始对准前得不到载体角速度初始值而导致地球自转角速度在载体坐标系上的分量无法获得的情况，提出了一种可行的，具有实用价值的非完全自主式粗对准方案。依靠外部航向设备得到初始方位姿态，通过加速度计敏感的重力矢量输出获得初始水平姿态，进而解算出载体初始捷联矩阵。误差分析表明，方位粗对准精度不超过2°，水平粗调精度在0．3°以内。

简介：本文针对用２２位绝对式的光电编码器同时形成速率和位置信号的任务，设计了一种实用数字测速方法。从原理上进行了分析，并设计了硬件电路和软件程序。该方法使转台结构紧凑，增加了数字化程度。实践证明了其工程有效性

简介：针对传统无陀螺捷联惯导系统角速度求解复杂,解算效率低,惯性元件安装精度要求高等问题,提出一种新型的无陀螺捷联惯导导航方案,将8-UPS型并联式六维加速度传感器作为其惯性元件,直接测量出运载体的六维绝对加速度。基于矢量力学理论,推导了其惯导基本方程;通过数值积分运算来提取载体的线运动参量;运用空间几何理论建立姿态方程,实时更新捷联矩阵以获取载体的角运动参量,从而完成了导航建模与解算。仿真结果表明该系统能满足航行体中精度实时导航的要求,是有效可行的。与同类导航相比,该系统具有结构紧凑、解算效率高、物理模型误差敏感性低等优势。

简介：提出了一种新的基于数字信号处理器（DSP）TMS320LF2407A和专用驱动芯片ML4428的陀螺用无位置传感器无刷永磁直流电机（BLDCM）稳速控制系统。它采用芯片ML4428实现无刷直流电机速度控制系统中的反电势检测、换相和功率驱动，并使用数字信号处理器TMS320LF2407A作为控制处理器，实现了电机的起停控制、转速给定，转速检测。它还采用了锁相环技术和积分分离的PID控制算法，大大提高了系统的控制性能和可靠性。

简介：为了实现GPS信号缺失下的移动机器人自主导航,解决传统粒子滤波中的粒子退化以及粒子贫乏引起的移动机器人定位和导航精度下降问题,提出了基于小生境理论的启发式蝙蝠优化粒子滤波的同时定位与地图构建算法。首先,在启发式蝙蝠优化算法的速度和位置更新过程中,引入惯性权重,加快了算法寻优精度,提高了收敛速度;然后,利用小生境理论进一步优化启发式蝙蝠算法,利用排挤机制和惩罚函数,有效地保证了种群的多样性,提高了算法的全局寻优能力;最后,将基于小生境理论的启发式蝙蝠优化算法用于传统粒子滤波采样中,使得粒子能够智能、快速地向高似然区域运动,同时提高了传统粒子滤波算法的全局寻优能力和寻优精度。实验结果表明：该算法显著提高了移动机器人导航和定位的精度和实时性。

简介：本文叙述了三轴转台四种不同的布局型式。提出了用Ｂｅｚｉｅｒ曲线和Ｆｏｕｒｉｅｒ级数描述三轴转台框架的形状，将形状优化设计问题转换为可用参数优化设计方法求解的形式。建立了ＯＵＴ型三轴转台外框架结构的形状优化设计数学模型，然后给出了用增广乘子法对问题进行求解的步骤

简介：研究了加速度计的交叉耦合系数的大小对惯性测量组合的影响,推导了存在交叉耦合系数时的惯导方程,从方程中可以看出交叉耦合系数对导航精度的影响,最后通过仿真验证了这种影响.该文的研究为无陀螺惯性测量组合的实际应用奠定了基础,并对加速度计的选用具有一定的指导意义.

简介：无刷直流电动机作为控制力矩陀螺驱动电机,要求具有10倍的最大功率倍数,这给电机的设计带来很大难度.该文提出的绕组换接运行,在满足控制力矩陀螺驱动要求的前提下,不但可以使电机最大功率倍数、从而使系统逆变器容量降低,同时可以大大降低系统的损耗、提高系统的运行效率.通过理论分析和样机试验证明了绕组换接的有效性.

简介：为进一步提高GPS定位精度，分析了目前研究中主要采用的加权最小二乘法和卡尔曼滤波两种优化算法。在此基础上，提出了一种利用粒子滤波器对伪距误差进行修正的定位优化算法。粒子滤波算法的特点是可直接用于求解非线性问题，对非高斯的误差进行修正。通过GPS实测数据进行实验，分别对这三种算法进行验证并分析了其各自特点。实验结果显示，三种算法均能使GPS定位精度得以明显改善。提出的粒子滤波算法作为一种新的GPS定位优化算法，在卫星导航定位领域中有着较好的参考价值。

简介：移动机器人的目标检测要求其对特定的静止或运动物体进行运动分析及检测。以Voyager-III移动机器人系统为研究对象，实现非理想光照下，对橘红色目标足球的运动检测。提出在传统三帧差分法基础上，先利用Markowitz投资组合模型进行足球目标的特征提取，将场地非感兴趣的目标中，出现全部像素值发生变化的目标去除，再进行图像帧间差分。利用CCD摄像机对比赛环境中足球的运动轨迹进行录制，选取具有代表性的各帧视频图像、Markowitz算法优化后的差分图像和跟踪图像，结果表明跟踪图像不含非目标物的干扰，克服了差分图像存在空洞的问题，为移动机器人提供了一种实用的运动目标检测方法。

简介：根据三轴光纤陀螺的高精度需求,采用大功率高稳定性的高精度双程后向方案掺铒光纤光源。通过对ASE光源的理论分析建立数学模型,并根据所用掺铒光纤及泵浦光源的参数对光源进行谱型分析,确定光路方案。再以掺铒光纤和泵浦激光器的温度特性和补偿为研究重点,对掺铒光纤的长度和掺杂浓度以及泵浦功率和铒纤的匹配性进行试验,最终采用铒纤长度19m,泵浦波长974.6nm,泵浦功率140mA,得到光源光功率为20mW,平均波长变化量小于0.5′10~（-6）/℃,满足光纤陀螺对ASE光源的要求。

简介：为了实现光纤陀螺组合小型化、低成本和高精度,进行了三轴一体化光纤陀螺样机的研制。该样机包括光学表头和陀螺解算电路两部分,其中,三个安装在三维空间正交支架上的敏感线圈共用一个光源,并且和其它独立的光学器件组成光学表头。陀螺解算电路由一块FPGA芯片处理三路探测器输出信号,输出与角速度成正比的数字信号。与传统光纤陀螺组合相比,三轴一体化光纤陀螺的组合结构缩小60%,成本降低20%,功耗降低一倍,但制作工艺较复杂。经过测试,其性能和单轴陀螺相当。此项研究技术可广泛应用于对体积要求严格的战术型号上。

简介：针对舰载条件的捷联惯导粗对准问题，提出了一种简单可行的最优粗对准方法。根据双矢量定姿的原理，分别将两个观测矢量之一作为基准，通过两次三轴姿态测定算法得到两个姿态矩阵，然后根据观测矢量的方差特性加权得到精度最优的姿态阵。阐述了三轴姿态测定算法的基本原理，分析了最优三轴姿态测定算法与基于高斯马尔科夫估计的三轴姿态测定算法的统一性，解析了基于最优三轴姿态测定算法的舰载惯导系统粗对准方案，并对传统三轴姿态测定算法和最优三轴姿态测定算法进行了应用比较。蒙特卡洛50个样本的仿真结果表明，采用最优三轴姿态测定算法明显优于传统三轴姿态测定算法，可使得东向、北向和天向姿态误差角均值分别为4.78？？,9.21？和0.29？，标准差分别为0.11？，0.07？和1.08？，水平失准角最大值9.37？，方位失准角最大值2.8？，能够有效确定出载体的粗略姿态，在此基础上能更好实现该状态下的舰载惯导精对准。