基于免疫粒子群算法的地磁特征区域选择

为了实现在已知的地磁场区域内快速、智能化地选取易于实现地磁匹配的适配区,提高地磁匹配概率,给出了一种基于免疫粒子群优化算法的地磁特征区域选择方法。将地磁特征区域选择视为一个组合优化问题,通过一定的粒子编码和搜索策略,在规则网格化的地磁图中实现一定大小的、空间连续分布的特征区域选择。采用MSD匹配算法在不同路径的各种噪声强度下进行匹配仿真,实验结果表明,在所选择的适配区内,地磁匹配概率远高于整个地磁场区的平均匹配概率,特别是随着噪声强度的增加这种优势愈发明显。     

基于多尺度分布式融合估计的GPS/INS组合导航系统的研究

针对如何融合多传感器的数据、提高数据处理的可靠性和精度的问题,将基于模型的动态系统分析方法与基于统计特性的多测度信号变换方法相结合,提出基于Kalman滤波的多尺度分解与估计联合的多尺度分布式融合估计算法.该算法首先建立系统的动态方程和观测方程,再利用小波变换将数据在不同尺度上进行融合处理,归纳出该算法的实现步骤.最后通过组合导航系统的仿真验证算法的有效性,结果进一步证明了该算法能够有效地提高多传感器数据的处理精度.     

基于投影寻踪的地磁匹配区选取方法

针对基于单一地磁特征参数进行区域选取容易出现评价结果不全面的缺陷,提出了多特征参数融合的地磁匹配区选取方法。该方法结合信息熵和投影寻踪理论,综合考虑地磁标准差、粗糙度、相关系数和地磁熵等反映特定区域内地磁的总体起伏、光滑度、相关性强弱和信息量多少的地磁特征参数对匹配区的影响,建立了基于投影寻踪的地磁匹配区选取模型,利用遗传算法求解出最优投影方向,给出区域总的评价指数。利用文中提出的方法在选定区域进行了仿真试验,仿真结果表明,针对ICCP算法,在总评价指标高的区域进行地磁辅助导航,其匹配误差较小。
     

协方差交叉融合的惯性/卫星/雷达组合导航研究

针对卫星导航信号受干扰情况下惯性/卫星组合导航精度下降的问题,在多机协同编队中,提出采用基于协方差交叉融合的卡尔曼滤波器,将雷达相对导航定位结果与惯性/卫星组合导航进行信息融合,提高了多机编队飞行的导航定位精度和可靠性。通过仿真研究表明,在卫星导航信息不可用条件下,基于协方差交叉融合的惯性雷达相对定位算法,能够有效解决惯性导航精度变差的问题,提高多机协同编队的作战性能。     

月球车视觉系统的一种匹配算法

针对月球车立体视觉系统对匹配速度和准确度要求较高的特点，提出了一种基于特征约束的区域匹配算法。该算法用多尺度小波变换实现边缘提取和降噪，采用多特征匹配、双向匹配、部分二次采样、选取图像子集等技术保证匹配的速度和精度。最后对匹配结果进行滤波，进一步提高匹配的准确性。     

基于遗传算法的地磁匹配搜索策略

为降低导航成本,提出仅利用磁测计和里程计的地磁场匹配定位方法.为解决搜索空间过大的问题,提出以遗传算法在匹配区域搜索可能路径的方法.该方法以相关性度量作为适应度函数,交叉与变异仅针对点列的相对关系完成,提出用局部适应度函数自适应调整交叉概率与变异概率.仿真结果表明,该方法可以有效完成地磁匹配导航中任意形状路径的匹配.     

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之 一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出 了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点, 对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最 后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图 像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff 距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、 精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的 高性能要求。
     

基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法

为了减小近地轨道(小于1000km)地磁导航的估计误差协方差，提高导航的可靠性和准确性，在地磁导航系统中引入雷达高度计作为一个新的测量设备，提出了一种基于三轴磁强计与雷达高度计的融合导航算法。该算法取卫星的位置和速度向量作为状态向量，建立状态方程；取卫星周围的磁场强度和卫星到星下点实际海平面距离求出的地心距，作为观测量建立观测方程；利用扩展卡尔曼滤波构成一种融合导航算法。仿真结果表明，提出的融合导航算法对轨道位置的估计误差小于20米，速度的估计误差小于1米／秒，导航算法的精度和收敛性都优于使用单一地磁导航的系统。     

GPS和射频干扰

GPS接收机有赖于外部射频信号 ,所以易受射频干扰 (RFI)的影响。射频干扰可能会引起导航精度的降低或接收机跟踪的丢失。首先论述了信号噪声比和信号噪声密度比的概念 ,分析了射频干扰对GPS接收机的影响 ,最后说明了直接检测RFI的方法以及RFI源的定位。     

基于联邦滤波的异质异步多传感器组合导航算法

针对多源组合导航中各导航子系统数据更新频率不一致导致滤波器量测信息非等间隔,以及动力学模型受到干扰量测信息异常的问题,提出一种基于多尺度模型的自适应组合导航信息融合算法.利用不同尺度上的观测信息在各尺度上进行Kalman滤波,并经过融合最终获得基于全局的状态估计值.且以飞行器为应用对象,设计了适用于飞行器的惯导/卫星/高度计/航姿仪(SINS/GNSS/ALTM/AHRS)组合导航算法.根据观测信息和动力学模型异常情况,引入自适应因子,进而控制对量测预测值的信任度,有效地抑制了不精确估计对导航结果的影响.     

Effect of magnetic storms and substorms on GPS slips at high latitudes

The dynamics of slips in navigation signal parameters of GPS from 2010 to 2014 is considered for the stations of the IGS and CHAIN networks located in the Arctic region. On the basis of almost continuous (more than 8 million hours) observations at around 200 receiving stations, we investigate the probability of “instrumental” loss of phase and pseudo-range as well as short-term variations in the high rate of change of the total electron content (TEC) in different geomagnetic conditions. Quantitative estimates for the impact of geomagnetic disturbances on the slips of these parameters are given. The slip probabilities for TEC are significantly (100–200 times) higher than those of purely instrumental slips and grow during geomagnetic storms and substorms. The growth of instrumental slips may be caused by the increased absorption that occurs during geomagnetic storms, among other reasons, and is an indicator of auroral intrusions of highenergy particles.     

ICP算法在地磁辅助导航中的应用

利用地磁信息进行辅助导航是组合导航技术研究的新方向。文中对地磁辅助导航的原理和发展现状进行了介绍,并在分析地磁特征的基础上,研究了利用地磁异常特征进行ICP匹配定位的方法。根据应用环境,对ICP算法进行了以下改进:首先,受模拟退火法的启发,提出采用扇形扫描法搜索最优匹配,推动ICP算法向全局最优迭代;其次,结合RANSAC法,有效地剔除了地磁测量中的野值点,提高了算法的鲁棒性。仿真结果证实了改进算法的良好性能。     

失效卫星电磁消旋涉及的地磁扰动计算及磁场源优化设计方法

以失效卫星为代表的空间碎片受各种扰动因素影响,其旋转速度可达几到几十(°)/s。这种旋转运动给碎片清除带来困难,因此对旋转空间碎片进行消旋势在必行。电磁消旋因其非接触、无碰撞特性得到广泛关注,但在实际应用中须首先判别地磁场与磁场源相互作用产生的扰动力和力矩。文章在简要介绍基于旋转磁场的电磁消旋方法的基础上,建立电磁消旋过程中的电磁扰动力和力矩的分析模型,仿真分析计算地磁扰动力及力矩的分布,并给出减小地磁扰动的源磁场结构设计原则。通过设计组合式磁场源,优化磁场源各个磁体的磁化方向排布,可减小磁场源总磁矩以及地磁扰动。     

高精度地磁场模拟系统的设计与研究

根据地磁导航半实物仿真中磁场环境仿真需求,建立了高精度地磁场模拟系统,通过试验说明了系统中建立零磁空间的必要性并验证了磁屏蔽筒的屏蔽效果,同时对系统的准确性和实时性进行了试验研究。仿真结果表明,在考虑响应时间的前提下,系统能够准确实时地模拟飞行航迹上的地磁总场值,能够为地磁匹配导航半实物仿真提供真实可信的磁场仿真环境。     

Geometric reasoning under uncertainty for map-based localization

Map-based navigation in outdoor terrain lacking man-made structures or other highly distinctive landmarks can produce severe localization problems. This paper presents an approach to navigation which implements high level geometric reasoning and matching strategies based on those used by skilled human navigators. This approach, which is demonstrated on a real example involving imagery of mountainous terrain obtained with a video camera and USGS map data, is designed to avoid many of the pitfalls occurring when an attempt is made to navigate by modeling the environment mathematically. It exploits feature attributes which cannot be easily expressed quantitatively but are central to the successful human navigation process.     

地磁匹配技术及其基本匹配算法仿真研究

针对一种新的导航技术一地磁匹配技术进行了研究.在介绍了地磁匹配的基本原理和特点的基础上,分析了地磁匹配技术目前在地磁场模型、地磁传感器和匹配算法等方面已具备的基础和工程应用尚需解决的一些关键技术;重点研究了地磁匹配技术几种基本匹配算法一MAD法、MSD法、NPROD法和HD法,并对其利用MATLAB进行了对比仿真;最后对仿真结果进行了分析比较.仿真结果表明,综合考虑匹配精度、匹配运算量和匹配误差收敛性几个性能指标.选择几种匹配算法中的MAD法或MSD法作为地磁匹配算法较好.几种基本匹配算法的仿真分析,对地磁匹配技术下一步的深入研究具有一定的理论意义和工程应用价值.     

基于矩谐分析的高精度局部地磁场建模研究

高精度地磁基准图的绘制是实现地磁导航的关键。本文论述了应用矩谐分析方法进行地磁场     

一种利用剩磁标定的星光/磁测备份自主导航方法

针对空间机动平台GNSS导航系统易受干扰的缺陷,提出一种基于剩磁标定的磁测/星光备份的自主导航方案。当GNSS信号完好时,利用GNSS高精度测量信息和磁强计/星敏带剩磁干扰的联合测量信息不仅可实时估计出机动平台导航参数,同时准确标定出运行环境的剩余磁场强度;当GNSS信号受干扰中断时,在剩磁准确标定的基础上启用磁场/星光备份自主导航方案完成机动平台的导航参数实时估计。由仿真结果可知,当GNSS信号正常时该导航方案具备较高的剩磁标定精度,三轴标定误差为0.026nT,0.293nT,0.107nT;而当GNSS信号受干扰时,备份导航方案三轴位置估计误差为87.3m,172.5m,65.2m,三轴速度估计误差为0.78m/s,0.86m/s, 1.04m/s。 仿真结果表明该方案具备较强的可行性。     

地形匹配系统中各项误差的等效噪声分析

本文提出了把航迹、航速和航向误差等效为附加的测量噪声的方法。用两种统计参数估计方法估计了等效测量噪声的均值和标准差。求出了这些数字特征与地形的起伏标准差、粗糙度以及航速、航向误差之间的定量变化关系,为工程设计提供参考和依据。     

白谱法在电离层扰动研究中的应用

将电离层扰动从其背景中分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点。文章综述白谱法在电离层扰动研究方面取得的进展,主要有:1）白谱法比常规电离层扰动提取方法能更好地描述磁暴期间电离层的扰动,利用白谱法构建的电离层天气单站指数 Js、全球指数 Jp 和区域指数Jr与 Dst 指数之间存在极好的关联性,可以直接利用 Dst 来对 Jp进行预报。2）白谱法同样适合研究强磁暴期间的电离层异常弱响应。对比研究发现,电离层在强磁暴条件下的弱响应不依赖于采用的扰动提取方法本身,并且该现象的出现与纬度、地方时及磁暴前期条件强烈相关。3）白谱法是研究地磁平静期由其他扰动源引起电离层扰动的有力工具。基于白谱法构建的Js分布图能够很好地反映台风过程中电离层扰动的空间特征。