基于距离信息的行人协同导航研究

针对行人在室内导航中GPS信息无法获取以及纯惯导解算结果发散严重的问题,提出了通过协同导航的方式提高行人室内导航精度的方法.利用行人间的相对距离约束关系,抑制纯惯导解算结果的发散.详细推导了行人协同导航的模型,采用信息滤波的方法解算导航结果,并在理论推导中发现信息滤波更加适合行人协同导航的工程实践.设计了一种使用微型惯性测量器和超宽带测距设备的行人协同导航系统,进行实际效果验证.通过数据采集与处理,将行人导航轨迹图输出,分析协同导航以及单独导航的误差,验证协同导航的有效性.实验结果表明,协同导航与单独导航相比,对导航轨迹和导航误差有更好的修正效果.     

快速响应侦察的测控通信与地面站布设研究

快速响应侦察是空间快速响应技术的一个重要应用,而合理布设地面站以保障侦察卫星的发射测控和快速数据回收是侦察任务顺利完成的基础。通过分析近地快速覆盖轨道和近地重复覆盖轨道的对地覆盖特性,针对发射测控和快速数据回收提出了地面站的布设原则,结合我国领土特点给出了这2类轨道的地面站布设方案,并求解了该方案所能提供的发射测控弧段长度和侦察数据返回时间。分析表明,在我国境内布设地面站以保障快速响应侦察卫星的发射测控和快速数据回收是可行的,其数据返回时间小于1个轨道周期。     

遗传算法在星座多星接近轨道优化中的应用

以三颗非共轨的Walker星座卫星为研究对象,对航天器无需变轨与其接近的可能性进行研究.将Lambert方法得到的航天器轨道作为初始轨道,利用遗传算法对初始轨道进行优化.对初始轨道在参考时刻位置和速度的改变量进行编码,形成对应的种群.以航天器与星座卫星之间的最近距离为适应度函数,通过种群的繁殖得到优化结果.结合仿真算例,分析了最小二乘算法和遗传算法在轨道优化中的优劣以及接近过程中轨道摄动的影响.结果表明,遗传算法适用于所提出的轨道改进问题.研究结果可为单航天器无需变轨对星座多星接近问题提供理论依据.     

一种用于舰船CNS/RLG-SINS组合导航系统校准的分段估计方法研究

分析了“天文测姿+惯性导航”组合导航滤波模型的可观测性问题，在状态不完全可观的条件下，提出采用分段滤波的方法可以分别对加速度计误差和陀螺漂移误差进行有效估计，此方法仅要求每段滤波开始前外部提供一次准确的初始位置和速度信息。结合舰载导航需求背景，设计仿真模型。仿真结果表明：采用分段滤波方法，加速度计常值偏置和陀螺常值漂移均可以得到充分估计；对惯性器件误差进行标校、补偿后，24小时的位置误差可由补偿前的3.6海里减小到补偿后的0.5海里。     

序贯结构的Sage-Husa自适应滤波及其应用

在分析已有的Sage-Husa自适应滤波算法的基础上，本文首先推导了两种量测噪声自适应估计方法的等价性。为充分利用组合系统中已知的部分量测噪声参数，提高滤波稳定性和精度，研究了基于序贯结构的Sage-Husa自适应滤波算法；当组合系统测量噪声参数均为已知时，为降低算法复杂度，提高Sage-Husa自适应滤波的鲁棒性，加入协方差匹配的方法对序贯结构的Sage-Husa自适应滤波算法进行改进；通过在序贯结构下采用相应的信息融合策略，充分利用组合系统的输出信息。将两种算法分别应用于MIMU/GPS/磁强计组合系统中，基于跑车实验的离线数据分析表明，第一种滤波算法的滤波稳定性较标准自适应算法在滤波稳定性上有明显提高；第二种改进的滤波算法既降低了算法复杂度，又提高了抗野值效果，有效保持了组合系统在干扰状态下的导航精度。     

利用旋转基线方法进行双星快速定向

我国双星定位系统载波相位可观测信息少，且对地静止，难以直接利用传统的多星系统(GPS、GLONASS等)解模糊方法进行双星定向。针对此种情况，提出了一种旋转基线确定单差模糊度参数初值的方法，总定向时间不超过50秒，从而可实现双星快速定向。并且通过多位置观测，具备一定的周跳检测能力。进行了仿真实验，结果表明：当基线长度为2米，原始载波相位测量精度为1％周时，定向精度优于偏航角0．045度、俯仰角0．048度。该项技术应用于惯导系统的初始对准，可实现快速寻北，大幅减少其对准时间。此外，与双星无源定位系统结合，可组建一套我国完全自主的无源快速定位定向系统，大大提高了隐蔽性，对于我军的炮兵阵地联测意义重大。进一步，将双星与INS进行组合导航，应用前景广阔，因此该项技术具有较深的研究开发潜力。     

基于单轴旋转调制的重力梯度全张量测量方法研究

建立正确合理的重力梯度测量模型对于实现重力梯度测量具有重要作用。本文从动力学基本原理和牛顿第二定律出发,推导了加速度计敏感轴分别沿转盘切线方向和转盘转轴方向安装时,加速度计的输出与重力梯度张量间的关系式,式中的各项均具有对应的物理含义,可通过直接测量或计算得到。本文还利用仿真模型对新的重力梯度全张量的测量方式的可行性进行了分析,结果表明,利用新的测量方式计算得到的“伪测量值”与理论计算值间的误差小于1E,证明该测量方式是可行的。最后,论文讨论了这种新测量方式在实际应用中可能出现的问题及解决方案。     

石英挠性加速度计组件精密温控系统热分析

在捷联惯性导航系统中石英挠性加速度计是其核心器件,加速度计的温度 特性直接影响其测量精度。在高精度的惯性系统中,需要对加速度计组件进行精度优于 0.05℃的温度控制。为了研究加速度计组件精密温控系统,利用有限元分析软件ANSYS 建立石英挠性加速度计组件温控系统的有限元模型,仿真计算其有限元模型的温度场。 首先根据组件的结构特性建立了其有限元模型,介绍了热分析中求解条件的确定方法。 通过仿真得到温控系统的温度场模型,根据温度场模型计算温度梯度并且确定系统的测 温点、控制方式,最后利用加速度计输出数据验证分析结果的正确性。研究结果可以为 加速度计组件精密温度控制系统中的测温点选取、控制方式确定以及捷联惯导系统中温 度补偿、温度控制与热优化提供参考依据。     

橡胶沥青紫外光老化性能试验研究

为了研究橡胶沥青紫外光老化后的性能变化,使用布氏粘度仪、动态剪切流变仪、弯曲流变仪测试紫外光老化后的橡胶沥青的软化点、粘度、疲劳因子、蠕变劲度和蠕变速率。试验结果表明:随着紫外光老化时间的延长,橡胶沥青高温稳定性有所提高,抗疲劳开裂能力和低温性能逐渐降低。紫外老化温度高于60°C时,橡胶沥青受紫外光老化和热氧老化共同作用,软化点和粘度增幅较大,抗疲劳开裂能力和低温性能也受到显著影响。通过灰关联分析可知,随着紫外光老化时间的延长和老化温度的上升,橡胶沥青老化后的抗疲劳开裂能力和低温性能受到显著影响。同时得出蠕变速率不适合作为评价沥青紫外光老化后性能变化的结论。     

MIMU/GPS/磁强计组合导航系统序贯抗差自适应滤波器设计

将磁强计应用于INS/GPS组合导航系统中，其提供的航向角信息可以有效抑制惯导系统的误差积累并提高航向角的可观测性，但磁强计应用中一个突出的问题在于，除了罗差之外，它仍然容易受到环境中各种异常磁场的干扰。为解决这一问题，本文采用残差检验对磁场干扰进行检测，然后提出一种基于序贯处理的抗差自适应滤波算法，对实现对滤波结果的修正。基于跑车实验的离线数据分析表明，该滤波算法能有效抑制磁场干扰的影响，且具有较好的敏感性和鲁棒性。