基于强跟踪滤波的GPS/INS组合导航系统对准技术研究

针对卡尔曼滤波鲁棒性较差的问题,研究了基于强跟踪滤波方法的GPS/INS对准。建立了GPS/INS组合导航系统对准的误差模型,对机载装备系统进行GPS/INS组合导航系统的对准仿真分析,验证该方案的可行性及强跟踪滤波器的性能。仿真结果表明,采用强跟踪滤波能够根据残差的变化求出渐消因子,能够在机动过程中有效跟踪系统状态量,从而提高对准精度和速度。采用强跟踪滤波的GPS/INS组合导航系统对准技术可以保证对准的快速性及对准精度,对工程应用具有重要的参考价值。     

基于通道校准和HMM的机载雷达健康状态评估

性能退化与间歇故障是机载雷达健康状态的重要反映。针对传统机载雷达健康评估方法缺乏整机级的监测指标、未能综合考虑性能退化和间歇故障，传统BIT电路难以监测间歇故障等工程难题，提出了基于通道校准链路，综合运用通道校准仿真技术、正态云、HMM建立起健康状态评估流程。首先，对通道误差与间歇故障进行分析，得到4类校正系数，建立误差与间歇故障注入仿真流程；然后，基于正态云，利用校正系数的样本方差来表征雷达系统的健康状态，提出统一健康模型，并给出HMM拓扑结构与参数设计方法；最后，建立起基于数据驱动的评估流程并开展应用研究。仿真实验验证了误差和间歇故障仿真流程的可行性、健康状态评估方法的有效性，可获得大于95%的评估准确率；应用案例表明所提方法可行，能解决工程上机载雷达健康状态评估的问题。     

自适应滑模容错跟踪飞行控制律的设计

当飞行控制系统操纵面发生卡死或控制效率损伤故障时,采用自适应滑模控制方法进行容错跟踪飞行控制律的设计。采用单位向量法进行滑模控制器的设计,利用李雅普诺夫理论和Barbalat引理设计自适应滑模调节规律,同时能够保证闭环系统的渐近稳定性。利用某型飞机线性化模型进行仿真,结果表明,带有自适应调节规律的滑模控制方法不仅适合于正常情况下飞行控制律的设计,而且对操纵面损伤和卡死故障情况具有较强的适应能力,具有很好的跟踪控制效果和强鲁棒性。     

In-Flight Alignment and Calibration of Inertial Measurement Units?Part I: General Formulation

This is the first part of a two-part paper which summarizes work pursued by the author in 1966 [1]. The paper describes the application of minimum-variance estimation techniques for in-flight alignment and calibration of an inertial measurement unit (IMU) relative to another IMU and/or some other reference. The first part formulates the problem, and the second part [2] reports numerical results and analyses. The approach taken is to cast the problem into the framework of Kalman-Bucy estimation theory, where velocity and position differences between the two IMU's are used as observations and the IMU parameters of interest become part of the state vector. Instrument quantization and computer roundoff errors are considered as measurement noise, and environmental induced random accelerations are considered as state noise. Typical applications of the technique presented might include the alignment and calibration of IMU's on aircraft carriers, the initialization of rockets or rocket airplanes which are launched from the wing of a mother ship, the alignment and calibration of IMU's which are only used in the latter phases of rocket flight, and for the initialization/updating of SST guidance systems.     

高精度秒脉冲信号的产生

通过介绍高精度秒脉冲信号的实现原理以及实现中的关键技术,分析了如何减小由码跟踪环路测量误差导致的秒脉冲信号随机抖动误差,提出了减小由直接数字频率合成器导致的秒脉冲信号系统钟模糊误差的实现方法。最后给出了在＂北斗＂一号卫星标校机工程应用中的实际性能,统计精度（1倍标准差）为1.7ns,保证了标校设备能高精度地服务于BD-1导航定位系统。     

ATE综合校准系统的软件设计及实现

通用自动测试设备（ATE）的测量准确性、可靠性会直接影响飞机综合保障的质量,因此,对此检测设备进行全面有效的测试校准,是确保测试系统完成任务的关键。为了保障测试数据准确可靠和量值传递统一及实现现场的系统性校准工作,本课题以通用自动测试设备为对象,建立了一套基于虚拟仪器技术基础上的综合校准系统。本文对系统的软件结构设计进行了分析和设计,以LCOD原型生命周期为基础,使用了面对组件的设计模式,设计和实现了软件功能,使得该系统具有一定的兼容性和可移植性,并且为扩展留下了接口,同时保证了校准数据的可靠性和精确性。     

Hybrid calibration method for six-component force/torque transducers of wind tunnel balance based on support vector machines

A hybrid calibration approach based on support vector machines (SVM) is proposed to characterize nonlinear cross coupling of multi-dimensional transducer. It is difficult to identify these unknown nonlinearities and crosstalk just with a single conventional calibration approach. In this paper, a hybrid model comprising calibration matrix and SVM model for calibrating linearity and nonlinearity respectively is built up. The calibration matrix is determined by linear artificial neural network (ANN), and the SVM is used to compensate for the nonlinear cross coupling among each dimension. A simulation of the calibration of a multi-dimensional sensor is conducted by the SVM hybrid calibration method, which is then utilized to calibrate a six-component force/torque transducer of wind tunnel balance. From the calibrating results, it can be indicated that the SVM hybrid calibration method has improved the calibration accuracy significantly without increasing data samples, compared with calibration matrix. Moreover, with the calibration matrix, the hybrid model can provide a basis for the design of transducers.     

机器人在轨装配无标定视觉伺服对准方法

针对在轨装配过程中机器人"手眼"关系无法进行有效标定及机器人系统和被操作物惯性参数不定的情况,在传统的无标定视觉伺服基础上设计了深度估计器,基于机器人和图像运动的测量数据在线估计目标特征的深度值,并在机器人关节控制环中设计滑模控制器实时控制机器人关节运动,根据反馈图像信息纠正系统误差完成对准跟踪,通过仿真验证了方法的有效性。所提的无标定视觉伺服对准方法使机器人在装配过程中免去了复杂的"手眼"关系的标定程序,克服了机器人系统及被操作物惯性参数不确定性给装配精度造成的影响,提高了"手眼协调"的鲁棒性,保证机器人能够在复杂的太空环境下完成在轨装配任务。     

快速定位定向系统设计及车载实验研究

定位定向系统是能为载体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息.本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究.最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究.实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15％D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m.     

Application of the Concept of Referenced Radio Navigation

This paper discusses referenced radio navigation, the concept whereby monitoring stations at known locations are used to calibrate out systematic errors in a navigation system. This concept is implemented by broadcasting calibration data to the navigating user for application as real-time corrections to the position fixes made by the user's basic navigation equipment. A method is suggested for the automatic transmission and receiver processing of the correction data. Referenced radio navigation overcomes many of the shortcomings generally associated with long-distance navigation systems, and can increase accuracy and repeatability significantly. The concept is particularly applicable to global navigation systems such as OMEGA, in which propagation or synchronization errors can contribute substantially to the system error budget.     

航空发动机电液伺服系统机载模型监控设计

为了监控航空发动机电液伺服系统中不易通过机内测试电路诊断的异常或故障,提出一种机载模型监控方法,采用AMESim工具进行系统的建模,之后对模型进行校准、实时化和线性化处理。在对监控算法进行了设计与仿真之后,用C代码编程实现了模型监控算法,并运行于发动机电子控制器中。对某发动机燃油计量装置的试验表明:机载模型监控可以有效监测系统中因元部件性能衰减、卡滞、零偏漂移等引起的异常或故障,并能补偿电液伺服阀的零偏漂移和容错运行,避免控制功能失效或过快降级。可为航空发动机及相关领域的电液伺服系统机载模型监控设计提供参考。     

基于干扰观测器的四旋翼无人机离散时间容错控制

为了飞行控制方案便于在计算机上实现，针对具有外部干扰和执行器加性故障的四旋翼无人机（UAV）角度运动方程，给出一种基于干扰观测器的离散时间跟踪控制方案。通过设计离散时间干扰观测器抑制外部干扰和执行器故障的不利影响，并结合干扰观测器设计离散时间控制器。通过数值仿真验证了基于干扰观测器的离散时间容错控制方案的有效性。仿真结果表明，设计的离散控制器能够保证外部干扰和执行器故障综合作用下的四旋翼UAV系统跟踪控制性能。     

一种弱重力环境下的高速旋转载体滚动角快速对准方法

为解决高速旋转载体无控飞行段弱重力环境下惯导空中动基座对准问题，研究了基于旋转载体惯性信息特征的滚动角快速对准方法。首先分析了旋转载体的惯性信息特征。针对这一特征，提出了一种基于载波相位跟踪的滚动角对准方法，仅利用Y轴陀螺或Z轴陀螺信息即可实现滚动角的快速对准。为进一步提高该方法的适应性，充分利用Y轴陀螺或Z轴陀螺的信息，提出了一种基于双信源信息融合的惯导滚动角对准方法，以实现最优的滚动角跟踪结果。仿真与试验结果表明，该方法可在不依赖卫星、无初始姿态角且载体失重的条件下，5s内完成滚动角快速对准，且对准精度优于3°。该方法可自适应地剔除异常滚动角跟踪结果，有效提高了高速旋转载体用惯性导航系统对复杂力学环境的适应性与可靠性。     

星体标定技术在光电跟踪系统计量确认中的应用

测角精度是光电跟踪系统计量确认中最重要的技术指标，通常是以校准塔和方位标为基准进行单项误差标定的，其过程繁琐、周期长。为了提高测量及校准精度，缩短确认周期，本文在实践的基础上，研究了一种应用星体标定技术开展光电跟踪系统计量确认的原理、方法、程序；讨论分析了误差来源、数学模型的建立及其解算方法。     

一种基于历史标校数据的移相值预测方法

地面测控设备在执行测控任务前,需要对和差接收通道的相位差进行标校(简称校相),以满足测角分系统的目标自跟踪要求.针对因标校设备故障而无法进行校相的问题,通过使用数理统计的多元回归分析方法,对积累的历史标校数据进行分析,确定了设备工作的环境温度对跟踪接收机移相值有显著影响.在此基础上,利用滑动窗口多项式拟合方法得到拟合移相值,并与最近一次的标校移相值进行时变加权,可以得到基于历史标校数据的移相值预测方法.仿真试验表明该方法具有较好的预测精度,可将预测移相值作为跟踪接收机参数,提高测控设备应急测控能力.     

智能检测技术在靶场测控设备中的应用及前景

综合运用先进的GPS授时技术和数字仿真、虚拟仪器结构、可视化编程等计算机软件技术，构建新一代靶场智能型检测系统，解决对野外分散站点上测控设备进行检测、标校、监控和测控网通信联试等技术问题。着重阐述智能化检测技术在靶场的应用及发展趋势，为技术人员开发测试软件提供参考。     

基于改进强跟踪ASCKF算法的SINS/GNSS组合对准方法

大方位失准角下的SINS/GNSS组合对准系统呈非线性,采用传统的卡尔曼滤波方法进行初始对准易导致对准精度下降甚至滤波发散。基于此,提出了一种基于改进强跟踪自适应平方根容积卡尔曼滤波算法的组合对准方法。该方法采用QR分解求取协方差的分解因子,并在状态预测方差阵的平方根更新中引入多重渐消因子调整滤波增益;同时,基于Sage-Husa自适应滤波,引入改进的时变噪声估计器实时估计噪声的统计特性。仿真结果表明,采用改进的滤波算法进行大方位失准角下的组合对准,对准精度明显提高。     

线位移传感器校准的一种新装置

在飞机系统综合试验中,线位移传感器的静态特性对保证试验数据的准确性、可靠性起着至关重要的作用.为此,我们研制了一种线位移传感器静态校准装置.本文主要叙述线位移传感器静态校准装置软、硬件组成及工作原理,并对其进行了测量不确定度分析.实践证明,该装置设计科学、合理,能够完全满足校准需求.     

基于实时预测轨迹修正的共轴跟踪观测方法

针对光电设备跟踪观测轨迹可预测目标，提出并实现了基于实时预测轨迹修正的新型跟踪算法。从电视观测信息中实时解算出轨迹偏差的位置分量与速度分量并修正预测轨迹，引导仪器运动。应用该方法，在被观测目标电视探测不理想时有效提高了跟踪可靠性，降低了光电跟踪设备对电视探测能力的苛刻要求。即使电视探测短时出现困难，也能保证一定精度。本文给出了实时轨迹修正跟踪方法的构成原理与试验结果，并与一般电视跟踪方法进行了对比。     

光电稳定平台红外光轴对准方法

光电稳定平台中,红外光学器件以其特有的优势越来越多地被采用。精确、快速地对红外光轴进行校准和标定是红外器件应用的一个重要课题。本文介绍了一种基于红外准直仪原理设计的红外光轴校准系统,对靶标位置偏差造成的光轴偏差进行了分析计算,并提出了确定抛物面镜光轴的具体方法。研制了红外光/可见光靶标模拟器,解决了无人机光电稳定平台中红外热像仪与其他可见光光学器件的光轴平行度校准、红外光轴相对系统零位基准标定等问题。所述方法经试验证明,在目前不具备红外准直仪的条件下同样实现了较高精度的红外光轴校准和标定,有着重要的实际工程意义。