陆地战车的FSINS/DR/北斗双星信息融合技术

针对陆地战车的自主性定位需求,提出了一种新型光纤捷联惯导系统（FSINS）／DR／北斗双星组合导航系统方案,研究了多种子导航系统的测量信息融合技术。提出并介绍了Fiber—SINS／DR／北斗双星组合方案的设计思想与结构组成,讨论了信息融合的具体方法,并且针对融合后的测量信息设计了一种实用卡尔曼滤波器,最后进行了跑车实验。结果表明,组合方案设计合理,能够有效地提高惯导系统的定位精度,同时满足陆地战车的自主性定位要求。     

面向导航增强的低轨星座设计与应用

随着传统产业升级和新兴技术的发展,社会生产和生活对分米级、厘米级的实时精准定位需求日益凸显。低轨卫星轨道高度低、信号强度大、短时间内几何构型变化快,因此应用低轨卫星开展导航增强服务成为研究热点。低轨卫星的增强服务性能依赖于星座的快速组网和设计,低轨卫星星座构型、轨道高度、轨道倾角等是影响其覆盖性能和增强性能的关键因素。全面分析了低轨星座设计的关键要素,包括轨道高度、轨道倾角和单星覆盖性、地面人口密度、空间环境等,在此基础上设计了单构型和复合构型低轨导航增强星座,并进一步分析低轨星座的覆盖性能。结果显示:复合低轨导航增强星座可以实现对全球的连续覆盖,同时满足极地高密度覆盖和低纬度的连续覆盖需求,对北斗导航系统的增强效果明显。     

一种深空探测器自主天文导航新方法及其可观测性分析

天文导航是一种适用于深空探测器的完全自主的导航方法,与传统的直接利用天体观测信息进行滤波的方法不同,针对深空探测器,提出了一种首先利用天文观测信息通过几何解算得到一个初步的定位结果,再结合轨道动力学方程利用多模自适应(MM)滤波方法对初步结果进行再处理的自主天文导航新方法,仿真计算的结果表明,该方法可以明显提高导航定位精度,同时从可观测性和可观测度的角度,分析了应用该方法提高导航定位精度的原因和机理。     

基于数据驱动的非合作航天器姿态估计与预测方法

针对临近操作对非合作航天器的相对导航问题,考虑角速度测量缺失以及视觉特征丢失,提出了一种融合乘性扩展卡尔曼滤波和姿态预测的框架,实现了对非合作航天器的姿态估计和预测。采用惯性参数对状态向量进行了扩维,在缺少角速度测量的情况下预估了非合作航天器的姿态和相对转动惯量的比值。基于函数拟合和神经网络分别设计了两种姿态预测方法,解决了传统方法误差随时间累积的问题,有效减少了计算成本。最后,通过数值仿真验证了滤波估计和姿态预测算法的实时性和准确性。     

基于多维多层立体指标PNT优选策略与评估方法

复杂场景下,无人系统需要快速、可靠、精准决策的导航定位和授时(Positioning, Navigation, and Timing, PNT)手段。目前,PNT手段的优选大多依赖指挥员的经验,其任务繁重。为了将指挥员从决策任务中解放出来,进而专注于对战,需构建基于多维多层立体指标的PNT服务手段,以及设计PNT优选策略,并对优选策略进行评估。本文在无人系统可用的导航手段基础上,从系统工程思想出发,基于能评估思想体系和常规评估流程,建立无人系统PNT导航手段优选策略体系,通过模糊层次的分析方法,对体系指标进行量化。通过无人机的典型应用案例表明,本文所提的方法可以获得不同维度的综合效能定量数值,在多任务多场景下供指挥员参考并进行决策,该方法可为我国的PNT体系建设提供支撑。     

An unbiased carrier-phase anti-interference filter based on mirror frequency amplitude compensation

Anti-interference and high-precision measurement are two important indicators of the performance of a satellite navigation receiver. However, current receiver designs do not simultaneously satisfy these two criteria. While the carrier-phase ranging technique is necessary for high-precision receivers, frequency domain interference suppression (FDIS) results in tracking error biases for nonideal analog receiver channels. Importantly, as the FDIS filter is adaptive, the bias will vary with the jamming pattern, particularly when the frequency of interference varies. For precision navigation applications, this bias must be mitigated. Therefore, a new FDIS filter based on the mirror frequency amplitude compensation (MFAC) method is proposed in this paper. The amplitude at the symmetry position of the notch frequency is doubled in the MFAC method to mitigate this carrier-phase bias. The simulation results showed that the MFAC method can reduce the range of the carrier-phase bias by more than 60% for different interference bandwidths, which substantially exceeds that achieved using the conventional FDIS and calibration filter methods of 20 orders.     

中轨道Walker导航星座在轨备份方案优化设计

针对中轨道Walker导航星座在轨备份方案的优化问题,首先提出了在轨备份星轨位优化设计方法,考虑星座运行期间在轨备份星与工作卫星存在共同提供服务的情况,选取PDOP值和可见卫星数作为轨位优化指标,建立了轨位优化模型,并基于NSGA-Ⅱ算法对不同轨位下在轨备份星对导航星座服务性能的提升效果进行仿真分析;然后,基于在轨备份星轨位的优化结果,建立在轨备份星替换的轨道机动模型,并综合考虑速度增量和替换时间,确定了以替换时间最少为优化目标的在轨备份星替换方案。结果表明,提出的在轨备份方案能有效满足备份星的设计需求,增强导航星座的服务性能,实现故障卫星的快速替换,可为导航星座备份星的建设提供借鉴。     

基于ZUPT的新型月面导航处理方法

为了解决探测器在月面工作时惯性导航系统的误差累积问题,克服现有研究对环境敏感或是需要定期停止才能进行误差修复的短板,结合探测器的行驶行为,将探测器使用零速更新（ZUPT）原理修正误差的过程分解成了无ZUPT、完全ZUPT、水平动态ZUPT和垂向动态ZUPT 4种子模型的叠加,并分别推导了它们的系统矩阵和测量矩阵。针对月面导航系统提出了一种新型多模型零速更新（MMZUPT）算法。该算法应用多模型交互原理,允许多种更新模型同时工作,可以通过计算每个模型的权重在每个定位历元输出最优导航结果并约束误差。在精心挑选的受限环境中对月面导航进行了模拟实验,结果表明,所提MMZUPT方法无需频繁地主动停车以满足传统ZUPT使用边界就可以取得良好的效果,并且通过对包含错误的校准信号加以识别和利用可以获得更好的性能。     

远程飞航导弹组合制导仿真软件

介绍了研制的远程飞航导弹组合制导仿真软件。首先建立了制导系统各个子系统模块数学模型,然后给出了主要的程序流程,最后介绍了软件包的人机界面和使用方法。     

基于量测预处理技术的GPS/DR组合算法研究

基于GPS在市区不能实现连续准确定位以及车辆航位推算系统(DR)的自主性,建立了GPS/DR组合的系统以及量测方程。以此为基础,根据GPS以及DR的采样频率的不同,引入量测预处理技术并用于GPS/DR的组合算法中,进而建立了采用量测预处理技术的卡尔曼滤波方程,最后通过实际的动态试验,论证了上述算法,并得出相应的结论。