一种用于机载导弹动基座传递对准精度分析的工程方法

提出了一种在不具备精确标定设备的试验条件下,分析动基座传递对准精度的工程方法。基于传递对准的安装误差角滤波估计结果,修正子惯导的初始姿态,并重新进行子惯导的导航解算。通过比较初始姿态修正前后子惯导的导航误差,分析对传递对准的精度。对试验数据的处理结果表明:用该法进行子惯导的导航解算,所得速度和位置精度大幅提高。     

基于SAR影像平地与水域ROI的由粗到精匹配方法

INS/SAR组合导航系统主要是基于图像相似性相关原理,即将SAR实时获取的图像与预存在匹配处理机中的基准图进行配准比较,得到载体相对于目标或预定区域的位置偏差,从而修正INS的累积误差,保证载体的导航精度.但由于基准图与实时图获取的条件不同,两者存在较大差异,会损害匹配概率和匹配精度,进而影响载体的定位精度.基于此提出了基于SAR影像平地与水域特征区域(ROI:Region of Interest)的由粗到精的匹配方法:即利用实时图全部小波第二层低频信息在基准图小波第二层特征影像上进行全局搜索,荻取实时图中心点的粗匹配坐标,根据粗匹配坐标找到对应的基准图上的区域及所包含的平地与水域ROI,再找到ROI在实时图上对应的大致区域,利用互相关算法对ROI进行匹配,得到最终匹配坐标.并对该方法进行了仿真计算,结果表明该方法在星载SAR/机载SAR匹配中取得很好的效果,满足高匹配精度的同时,增强了不同源SAR匹配的适应性.     

一种基于地磁场曲面线性化拟合的快速导航定位方法

地球主磁场随空间变化平缓的特性会令绝大多数已有的地磁导航方法陷入困境.针对这个问题,提出了一种全新的地磁场导航定位方法,即在局部区域内用线性平面拟合磁场曲面,进而通过求解线性方程组来获得磁场测量点的位置估计区域.同时为了减少线性化误差的干扰从而实现精确定位,进一步给出了基于多级子图的导航定位方案.相较于已有的地磁场导航方法,提出的方法不仅不依赖变化剧烈的地磁异常场,更能使运算速度大幅提高,存储量大幅降低,且不需要长时间的路径累积来收敛,并能够实现大范围区域内的快速搜索定位.最后以IGRF模拟全球磁场进行仿真实验,证明了此方法的有效性.     

捷联惯导与星跟踪器组合导航算法研究

捷联惯导与小视场星跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,核心思想是利用星体跟踪器的高精度测角信息设计滤波修正算法对捷联惯导的导航姿态、方位和位置误差进行滤波估计并修正,以限制捷联惯导系统导航误差随时间的发散,最终提高系统长航时导航的导航精度。在分析小视场星体跟踪器量测量与SINS导航误差之间关系的基础上,设计了两种不同的组合导航算法：位置+方位修正算法和误差角组合导航修正算法。在此基础上对两种算法的导航精度进行了理论分析,并通过长航时仿真飞行数据进行了仿真验证。结果表明：位置+方位修正算法不受载体的位置误差的影响,更适用于星体跟踪器间断工作的情况;误差角组合算法不受载体姿态误差的影响,更适用于SINS初始位置误差得到有效修正的情况。     

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。     

基于激光测距和惯导的非合作目标远程交会相对导航算法研究

对非合作目标的远程交会,研究了一种基于激光测距和惯导的相对导航方法。给出了由激光测距仪和惯性传感器组成的相对导航系统。设计了相对导航算法:用激光测距获得的相对距离和相对方位、俯仰角度与惯导获得的姿态和位置信息,确定目标飞行器与追踪飞行器相对轨道动力学方程并进行递推,输出相对位置与速度;用激光测距输出的相对距离和相对方位、俯仰角度与惯导获得的姿态、位置信息,由卡尔曼滤波得到相对位置与速度的误差并对递推结果进行修正,修正的结果作为相对导航最终的输出。算例表明:该相对导航方法适于非合作目标远程交会,在远程交会结束时刻,相对位置误差小于1m,相对速度误差小于0.05m/s;相对导航滤波器的加速度计常值偏差估计误差明显小于绝对导航滤波器。     

基于因子图的无人机多源组合导航算法研究

为解决无人机飞行器在多源组合导航系统中,不同信息源由于其传输频率不同,信息利用率不高导致定位、测姿精度降低以及传感器数量增多导致计算量增加和信息融合困难的问题,提出了一种基于因子图算法的信息融合方法。以无人机MINS/BDS/磁罗盘/气压高度表组合导航系统为例,构建了因子图信息融合模型。最后,通过车载跑车试验采集导航传感器原始数据进行离线仿真,将因子图融合算法与分散式联邦滤波算法进行误差对比,验证了因子图算法作为无人机信息融合方法的可行性,并且该方法在高度定位以及航向角测姿上展现了更高的精度。因子图算法灵活的扩展能力,为实现无人机定位、测姿的完整性提供了保障,系统的鲁棒性逐步增强,同时为进一步研究无人机全源导航打下了基础。     

磁力矩器在磁洁净卫星平台中的应用技术研究

针对磁力矩器给磁洁净卫星平台带来较大磁场干扰的问题,提出磁力矩器在轨磁场干扰的评估和控制方法。按照磁力矩器产生的工作磁场、感应磁场和剩磁场的大小及特性,通过各类测试与分析研究,提出磁场干扰的控制措施,并总结出在磁洁净卫星平台的最优应用方案。结果表明磁力矩器产生的磁场干扰得到了有效控制,为工程使用解决了磁场干扰关键技术问题。     

基于IMU配以测量修正的月球软着陆自主导航研究

为了满足安全和准确的月球软着陆过程对高精度轨道确定和预报的需要,针对其中关键的动力下降段,提出了基于IMU(惯性测量单元)配以外部速度和距离测量修正的自主导航方法。为了消除初始导航误差和IMU测量误差,给出了利用速度/距离、速度与距离修正的IMU导航方法。利用惯性导航给出的参考轨迹,对状态方程和观测方程进行了线性化,基于线性化的模型和观测量的性质,分析了速度/距离、速度与距离修正的IMU导航系统的可观性。最后,通过数学仿真验证了自主导航的可行性和可观性分析结论。     

交会椭圆轨道目标Hill制导误差分析

在交会椭圆轨道目标阶段,Hill制导受各种误差因素的影响。介绍了椭圆轨道目标Hill 制导的误差因素,并着重研究了导航误差和控制误差对终端位置的影响,给出了误差的基本 表达式。与交会圆轨道目标情况进行比较,分析了初始真近点角对导航误差引起的终端位置 偏差的影响。在此基础上给出了一种修正算法,理论上证明了修正算法能显著提高终端位置 的精度。通过Monte\|Carlo方法的仿真结果表明,合理改变初始真近点角能减小导航误差引 起的终端位置偏差,并且修正算法能更有效提高制导精度。
     

基于模糊逻辑的GPS/DR组合导航系统地图匹配算法

利用地图匹配技术能够使用高精度的电子地图位置信息改善 GPS/ DR组合导航系统的定位精度。提出一种基于模糊数学方法和统计概率准则的地图匹配算法 ,在融合定位传感器数据和路段位置信息的基础上 ,通过模糊逻辑评判完成最佳匹配路段的挑选 ,并对匹配修正结果的可信度作出评价。仿真试验的结果证明该算法的有效性。     

用于地图匹配的多谷快速寻优方法

当失配度量函数定义之后,地图匹配问题就变为了二维随机多谷函数的寻优问题。多谷快速寻优方法是作者提出的解决失配度量寻优的一种新方法。本文应用这种方法,变地图匹配中的穷举搜索为定向局部搜索,从而节省了计算,保证了匹配定位精度。本文还针对平均绝对差算法推导了门限与漏警概率的关系,给出了保证一定漏警概率的门限系数分布区间。最后,使用本文的方法在三幅航空照片上进行了大量的匹配实验,并与序贯相似性检测算法进行了比较,验证了方法的正确性,同时表明多谷快速寻优方法用于地图匹配具有定位精度高,计算量小,参数易于选择等优点。     

一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM技术

针对智能无人系统的定位与地图构建问题,提出一种基于粒子滤波的双目视觉惯导SLAM（即时定位与地图构建）方法。算法基于传统粒子滤波思想设计实现,后端处理时仅对位姿状态量进行滤波,有效解决了传统算法的维度爆炸问题,减少计算量的同时保证一定的精确度,兼顾SLAM算法精确性和即时性的要求。实验结果表明,方法整体定位精度相对误差低于5%,在光照条件适宜的小型场景效果更佳,误差低于3%,能够达到分米级精度,证明了SLAM方法能够完成SLAM系统的要求,实现即时定位与地图构建功能,具有一定的准确性、稳定性和鲁棒性。粒子滤波能够应用于视觉惯导SLAM领域并达到较高的精度要求。     

高速平台下动目标高分辨成像方法研究

高速平台对地面强散射移动目标或者海面舰船目标进行合成孔径雷达成像（SAR）时，存在两方面问题：一是传统SAR匀速直线模型已不适应高速平台自身高动态运动特征；二是目标的非合作运动一方面会引起图像散焦，另一方面动目标在地距图中的位置会产生较大偏移。针对这两个问题，首先在匀加速度模型频域相位滤波算法下，推导出了精确的斜地投影关系以及近似的反投影关系，同时给出了基于惯性组合导航（INS）的平台运动补偿方法，最后结合自聚焦技术，完成对舰船目标的聚焦并得到以目标为图像中心的地距图。     

火箭飞行中天球系到星敏系的姿态转换方法

在远程火箭飞行过程中,通过计算天球系到星敏系的旋转四元数,可作为星图模拟的输入数据。本文从坐标系定义出发,首先,完善了基于北京时间的格林尼治恒星时角在工程上的实用算法,根据多次旋转原理,给出了天球系到发射惯性系的姿态转换方法;其次,探讨了发射惯性系到箭体系以及箭体系到星敏系的姿态转换方法;最后,给出算例,通过仿真计算得出结果,验证了方法的可行性。该方法容易理解,根据推导思路也可举一反三,对于星图模拟中姿态的转换具有一定参考意义。     

On early cognitive mapping

In this paper we examine the nature of theearly cognitive map – the beginnings of acognitive map formed from one's earlyimpressions of the environment one is in. Twodistinct paradigms have emerged from ourstudies of what information is initially identified in a cognitive map. The first, which weterm a space-based approach, emphasises makingexplicit the spatial extent of the currentlocal environment. The second emphasises makingexplicit the relationships between objects inthe local environment and we call this anobject-based approach. For both paradigms weexamine the psychological literature to findsupport for the approach and the roboticists'attempts at implementing the idea. We arguethat a space-based approach is the moreappropriate way to compute an early cognitivemap. In particular, we find that Siegel andWhite's (1975) object-based hypothesis, whichstates that the developmental progression of acognitive map is from landmark to route tosurvey map, is not supported. The space-basedparadigm underpins our own work in this areaand we outline our own space-based theory forcomputing an early cognitive map.     

传播模型驱动的三维频谱地图测绘研究

频谱地图是频谱资源管理、安全治理和频谱作战等应用的基础。针对传统频谱测绘局限于二维空间的问题,给出了一种面向空天地一体化需求的三维频谱数据采集和测绘系统架构,提出了一种传播模型驱动的频谱地图重构方案,能够实现稀疏采样条件下高精度的三维频谱地图绘制。该方法在单辐射源和多辐射源情况重构的频谱地图与基于射线跟踪方法获得理论结果吻合度较高。此外,针对典型场景的实测结果也进一步验证了本文方法的可行性。     

Qualitative Spatial Reasoning for Topological Map Learning

Abstract

In this paper we investigate the application of qualitative spatial reasoning methods for learning the topological map of an unknown environment. We develop a topological mapping framework that achieves robustness against ambiguity in the available information by tracking all possible graph hypotheses simultaneously. We then exploit spatial reasoning to reduce the space of possible hypotheses. The considered constraints are qualitative direction information and the assumption that the map is planar. We investigate the effects of absolute and relative direction information using two different spatial calculi and combine the approach with a real mapping system based on Voronoi graphs.     

Experiments to Examine the Situated Nature of Geoscientific Concepts

ABSTRACT

Ontologies are being developed in many geoscientific domains. They are typically populated with two types of concepts: upper-level concepts that apply across many or all domains, and domain concepts that apply only within a specific domain. Previous work has refined this distinction by identifying a particular type of domain concept, called a situated concept, which is dependent on specific processes (natural, social, scientific, or possibly machine) for its meaning and is instantiated amongst entities within a specific geographical and historical context. In this paper we present new support for situated geoscientific concepts, building on our previous research that argues for the importance of situations in the development and use of concepts related to geoscientific field mapping. The new results are obtained by using statistical techniques to further analyze three geologists' field data over time, to better test the hypothesis that the concepts developed by the geologists to classify objects on the map are in fact situated. The field data are compared to each other, and to the concepts developed by the team. Differences found between and within individuals' data for three map concepts provide strong support for the idea that the concepts are variably influenced by data, theory, and natural and human situations. From this increased corroboration of situated concepts we suggest two implications for domain ontologies: (1) a delineation between situated domain concepts and non-situated domain concepts; and (2) recognition that representation of reliable meaning involves the capture of historical and geographical context for situated concepts.     

基于映射矩阵的单平台射向快速估计算法

针对基于弹道切割模型的单平台仅测角射向估计效率低的问题,提出了一种基于映射矩阵的射向快速估计算法.首先,介绍了基于弹道切割模型的射向估计的基本原理,分析了该算法的不足.其次,以一个切割平面为基准,研究了其它切割平面与该基准平面的映射关系,进一步建立了映射矩阵.接下来,基于映射矩阵提出了射向估计的快速算法.蒙特卡罗仿真结果表明,该算法的射向估计精度与原算法基本相当,但计算效率提高了近6倍.