基于地形辅助导航的直升机近地告警方法

提出了一种利用地形辅助导航精确获取位置信息的直升机低空飞行告警方法,该方法通过地形辅助 导航修正惯导系统误差,然后利用直升机飞行动力学模型预测逃逸轨迹并生成告警边界,最终实现直升机近地 告警。仿真测试结果表明,本文采用的地形辅助导航方法能够有效修正惯导误差,基于此实现的直升机近地告 警方法能够有效提高直升机飞行的安全性。     

地形辅助导航

本文阐述了地形辅助导航(TAN)系统及有关技术的概念、基本原理、算法以及发展概况,并与GPS系统进行了比较.讨论了在飞越平坦地形时所存在的问题及解决途径,介绍了TAN的最新发展分支—地形特征匹配(TCM)技术.     

综合导航—地形跟踪／地形回避系统

文章有助于解决地形跟踪飞行怎样更可靠,并且最理想,即：相对于地形,实际飞行更平稳,文中所讨论的系统的主要信息源是飞机上的地形数据库,飞越区域的高度值连贯地存储其中。对系统进行了描述,包括监视功能,开发了造于现代航空电子系统结构的组合导航,地形跟踪／形回避飞行控制系统的硬件和软件。     

参考地物的飞航导弹视觉辅助导航

文章归纳了近年来参考地物的单个飞行器视觉辅助导航的研究现状,系统分析了各种方法的特点.针对多导弹编队飞行的情形,总结了基于视觉辅助多成员协同导航的研究概况.在此基础上,对比给出了飞航导弹视觉辅助导航存在的主要难题和可能解决的途径,为参考地物的飞航导弹视觉辅助导航研究提供了参考.     

巡航导弹组合导航中综合地形匹配算法研究

为了克服惯导误差随时间累积的不足,提高巡航导弹的目标命中精度,提出了基于惯导/地形匹配组合导航的巡航导弹中制导方案.其中,地形轮廓匹配技术采用MSD算法和COR算法相结合的综合地形匹配算法,通过粗配和精配两步完成地形匹配过程.组合导航仿真结果表明,采用综合地形匹配算法的地形匹配辅助导航方法可以明显提高惯导精度,因而基于惯导/地形匹配组合导航的巡航导弹中制导方案是可行的.     

地形景象匹配辅助导航可视化仿真研究及软件实现

为了直观有效验证地形景象匹配算法和演示地形辅助导航的过程,设计了地形景象辅助导航可视化仿真软件系统.利用Visual C 和OpenGL的功能实现了对导航数据和飞行过程的动态二维可视化曲线显示,对匹配区域中的实测图和参考图进行动态显示,能够直观地分析匹配结果的正确性;并在此基础上着重对地形景象匹配辅助导航过程实现了可视化仿真显示,能形象直观地演示地形景象辅助导航的过程及其性能.通过多次试验表明,该软件能很好地演示地形景象辅助导航系统的全过程及其性能,具有很好的实际应用价值.     

AUV的图优化海底地形同步定位与建图方法

海底地形辅助导航技术可为智能水下机器人(AUV)的长时间水下作业提供有界精确导航结果,且无需声学基阵辅助。然而,地形辅助导航需要已知高精度先验海图,这大大限制了其应用范围。为解决海底地形未知条件下的海底地形辅助导航问题,提出了海底地形同步定位与建图技术。利用水深预测手段和地形匹配方法进行帧间数据关联构建和闭环检测,并通过图优化技术进行海底地形同步定位与建图问题求解。仿真试验结果显示,在航行1h后,海底地形同步定位与建图系统的建图结果中所有测深点定位误差均值约为13m。     

不同参数对地形等值线匹配算法精度影响的评估分析

影响地形辅助导航匹配算法性能的因素很多,而目前基于信噪比的分析方法不能全面准确地评估匹配精度受各种参数的影响情况。本文以等值线(ICCP)算法为研究对象:首先,通过理论分析指出目前基于信噪比的分析方法的局限性和算法灵敏度受航向的影响情况;然后,通过仿真分别研究高度测量精度、惯导(INS)航迹精度、初始位置误差、航向误差、采样设置等因素对匹配精度的影响,并进一步从地图独特性、高度测量误差和INS航迹误差3个方面综合分析了各类误差和具体的误差参数对匹配性能的综合影响;最后,从算法的匹配精度和实时性等角度总结了各种参数的影响情况,为ICCP算法的工程应用提供理论基础。     

地磁辅助的无缝INS/GPS组合导航研究

INS/GPS组合导航已经成为当前无人机导航系统的主要实现形式,由于GPS信号容易受到干扰,在恶劣的电磁环境下信号易丢失,从而导致GPS卫星信号失锁而无法使用。地磁导航作为一种无源导航方法,其难以受到外界干扰且具有较强的自主性,从而为克服GPS在干扰情况下无法对INS误差实现持续无缝修正的不足提供了很好的途径。针对INS/GPS组合导航中GPS卫星信号失锁的情况,设计提出了使用地磁匹配导航进行辅助实现无人机无缝导航的实现方案,设计了基于地磁特征的地磁匹配算法和地磁匹配辅助的INS/GPS组合无缝自主导航算法,并通过仿真验证了采用地磁匹配辅助导航方法,可以在GPS无效的情况下,实现对INS导航误差的持续无缝修正,从而提高导航系统性能。     

图像导航技术的发展和应用

对图像导航的概念、特点做了详细的阐述.介绍了图像导航在机器人导航、导弹导航以及作为辅助导航系统的典型应用,并分析了图像导航在不同的应用领域中的特点、优点和局限性.文章对图像导航在微型飞行器导航中的应用也给出了较详细的分析.最后,对图像导航的前景和发展趋势做了预测.     

一种单低轨星北斗备份与辅助方法及在轨验证

在低轨卫星上搭载导航载荷,为北斗系统提供有效的备份及辅助性能提升手段,是近年来卫星导航领域专家学者探讨的热点问题.针对全球卫星导航系统信号在恶劣电磁环境下的受扰问题,提出了一种利用单颗低轨卫星实现北斗备份和辅助的方法.北斗备份是指通过单颗低轨星独立为地面用户提供导航服务.北斗辅助是指利用单颗低轨星信号及信息,为地面用户...     

混合线性/非线性状态空间模型的边缘Rao-Blackwellized粒子滤波法(英文)

本文提出了边缘 Rao-Blackwellized 粒子滤波器(marginal Rao-Blackwellized particle filter, MRBPF)算法,算法融合了 Rao-Blackwellized 粒子滤波器(Rao-Blackwellized particle filter , RBPF)算法和边缘粒子滤波器(marginal particle filter, MPF)算法。算法中状态被分为线形和非线性两部分,分别用 MPF 和卡尔曼滤波器(Kalman Filter)进行估计。地形辅助导航(terrain aided navigation, TAN)的仿真结果表明,与 RBPF 相比,提出算法的非线性状态估计的误差均方根(root mean square error, RMSE)和误差方差分别降低了约 29%和 96%,独立粒子数提高了约80%,获得了更好的收敛结果。分析表明,现有RBPF是MRBPF的一个特例。     

基于气动模型辅助的四旋翼飞行器室内自主导航方法

 惯性/卫星/磁传感器/气压高度计组合导航系统是四旋翼飞行器常用的导航方案。但在室内飞行时,由于卫星导航系统不可用,该导航方案的测速及定位精度难以满足四旋翼飞行器的自主飞行需求,从而制约了其室内自主飞行能力。为解决该问题,在利用四旋翼飞行器气动模型的基础上,提出了惯性/磁传感器/声纳传感器/气动模型组合导航方案。通过分析四旋翼飞行器的气动模型特性,揭示了气动模型辅助自主导航的内在机理;提出了气动模型辅助导航算法,并设计了具体的实施流程。最后,结合OS4型四旋翼飞行器的气动模型特点,搭建了气动模型辅助导航方案的验证平台,对四旋翼飞行器的室内悬停与机动飞行进行了仿真模拟。仿真结果表明,气动模型辅助导航方案可以显著提高室内飞行时的测速与定位精度。该方案无需增加其他传感器,具有自主性强、成本低和零载重的优点,在四旋翼飞行器室内导航中具有较好的应用价值。     

三维地形不变性特征描述及其在地形匹配中的应用

 针对实时地形图与基准地形图之间存在旋转、缩放和平移等相似变换的地形匹配问题,提出一种基于地形不变性特征描述的匹配方法。分析了地形的凹凸特征,根据三维地形表面的局部极值点相对位置分布稳定的特点,采用极值点相对位置归一化表示的方法构造了地形的不变性特征向量,基于二维地形特征向量间的距离比较,实现了适应相似变换的地形匹配。该地形描述与匹配方法不依赖于地形的绝对尺度值,仿真实验表明了方法具有较好的实用性,是解决导航定位中存在缩放变换的地形匹配的有效方法。     

一种改进的地形轮廓预测匹配辅助导航算法

传统的地形轮廓匹配 (TERCOM )辅助导航系统 ,由于其实时性差 ,已不能满足飞行器超低空高速的导航需要。本文引入预测控制的思想 ,提出了一种基于高度特征的地形轮廓预测匹配方法 ,减少了计算量 ,提高了导航系统的实时性和机动性。     

不同定位精度ＩＮＳ 下的重力匹配算法适用性研究

重力辅助导航是以惯性导航为基础的辅助导航方法, 惯性导航系统（ＩＮＳ） 的误差特性 直接影响匹配算法的定位效果。通过对几种经典的重力场相关匹配及滤波匹配算法的研究及匹 配仿真实验指出, ＩＮＳ 定位精度的变化会改变不同匹配算法间的优劣关系, 从而改变匹配算法的 适用性, 并得出了适用于不同定位精度ＩＮＳ 的匹配算法的结论。该结论为搭载不同精度ＩＮＳ 载体 的重力场匹配算法的选择提供依据, 具有一定现实意义。     

基于TERCOM-ICP联合算法的水下地形匹配方法研究

水下地形辅助导航一直是应用于AUV的热点和前沿问题，有助于修正惯导随时间积累的定位误差，以实现精确的导航定位。对经典地形匹配方法TERCOM算法进行了简单的介绍，引入点云配准领域的ICP算法，针对多波束测深系统可以获取地形剖面的特点，提出了一种TERCOM-ICP联合匹配算法。首先使用TERCOM算法粗匹配，将粗匹配后的大致位置作为指示输入ICP算法中进行精匹配，通过仿真实验对TERCOM算法的匹配结果和ICP算法的匹配时间作对比分析。仿真结果表明：TERCOM-ICP算法可以有效提高水下地形匹配精度，经过仿真实验测试，平均匹配误差可以达到20 m以内，所用时间在160 s以内，验证了该算法应用在水下地形匹配领域的可行性，更好地满足了水下辅助导航的要求。     

所需性能导航的飞行模拟机视景仿真实现

为实现适合所需性能导航(RNP)程序训练的飞行模拟机机场视景仿真数据库,从拉萨机场对RNP飞行程序训练的实际需求出发,研究RNP程序,对地形网格算法进行人为干预,引导地形生成需要的效果和精度,满足飞行验证和训练的要求,实现机场三维全态仿真与RNP程序的结合,研究结果可推广到其他类似机场的视景仿真开发。     

应用动画和动态图表的导航实时监测系统的设计

对在Windows平台下的实时导航监控系统中,应用 OpenGL动画和实时动态图表实现导航数据的实时可视化的设计思想和实现方法进行了研究。首先,给出了一种高效的基于Widows平台串口通信的实时导航监控系统的设计思想以及实现方法,并针对该方法进行系统性能的分析和研究,表明了导航数据实时可视化的可能性。然后,给出了导航数据可视化的原理,利用OpenGL动画和动态曲线分别实现导航的姿态参数和位置参数的具体实现方法。最后,针对具体的地形辅助组合导航实时监控系统的实现,来证明该方法实现导航数据可视化是可行的,并且对于其他的实时监控系统有一定的借鉴作用。     

基于步进式运动模型的单兵协同导航算法设计

基于足部微惯性测量单元(MIMU)和超宽带测距的协同导航技术是一种解决卫星信号受限环境下单兵自主导航难题的有效途径。根据零速修正辅助的惯性解算特点,建立了一种单兵协同导航模型,协同导航状态为各单兵的位置和航向,系统输入为足部MIMU提供的每步位移和航向增量。将算法与相关文献中提出的两种算法进行了对比分析,该算法的优点是无需对足部惯导模块做任何改动和进行反馈修正,易于工程实现且不损失精度。通过三人协同导航试验分析了算法的性能,数据分析表明协同导航在不同条件下可以不同程度地改善系统的定位性能。