发射系下SINS/GPS/CNS组合导航系统联邦粒子滤波算法

传统的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter, EKF)算法应用于未来高超、空天飞行器的组合导航系统时,因其模型线性化展开会导致模型不准确,从而引起导航精度下降;采用蒙特卡洛方法来实现递推贝叶斯估计问题的粒子滤波(Particle filter,PF)算法能有效避免引入线性化误差,具有一定的优势。据此,针对高超、空天飞行器在发射过程中通常需要直接获得发射惯性系下的高精度导航参数的需求,提高发射惯性系下弹载组合导航系统滤波算法的精确性就尤为重要,PF滤波算法无需对非线性系统进行线性化展开即可直接实现对非线性系统的状态误差估计。为此,本文将PF滤波算法引入空天飞行器SINS/GPS/CNS多信息融合组合导航系统,设计了发射系下基于联邦滤波器的PF滤波算法,实现了对组合导航系统状态参数的直接建模估计。算法仿真结果表明,相较于发射系下SINS/GPS/CNS组合导航系统联邦EKF滤波算法,PF滤波算法有效提高了组合导航系统滤波精度。     

空地数据链机载仿真系统设计研究

设计了一种实用的空地数据链机载仿真系统;给出了详细设计方案,包括系统原理,结构组成及功能;重点给出了仿真系统的新航行系统软硬件设计和实现方法。     

机载数据链通信系统综合调研、分析与设计考虑

旨在对机载数据链通信系统进行综合性调研,并且对各种主要的系统架构进行分析,通过这些过程,形成对系统设计的支持。对机载数据链通信系统的调研内容覆盖:系统的发展历史、设计实现和可应用的条款和规范。另外,还介绍了通信导航监视/ 空中交通管理(Communication Navigation Surveillance/ Air Traffic Management,简称CNS/ ATM)概念,并对其中与机载数据链相关的技术进行了分析。最后,阐述了针对民机机载数据链通信系统设计要点的考虑。     

CNS／ATM工作站培训系统分析与实现

CNS/ATM工作站系统即通信、导航、监视/空中交通管理系统,是新航行系统的重要组成部分,是航空电信网(ATN)的地面终端系统。CNS/ATM工作站培训系统是为我国逐步实施新航行系统而设计的,主要用来培训适应新一代航管系统的管制员。本文介绍了CNS/ATM工作站培训系统的总体构成、工作原理和各模块的功能,分析了某些模块的设计和实现方法。     

发射惯性坐标系下误差角与数学平台失准角的推导与仿真

基于状态空间法的捷联惯性/天文组合导航系统(SINS/CNS)需要数学平台失准角作为观测值参与滤波估计,工程实际只能得到SINS、CNS二者的姿态误差角.以弹道导弹为背景,在发射惯性坐标系下分别推导了四元数和欧拉角形式的姿态误差角与数学平台失准角之间的相互转换矩阵.建立了弹道导弹SINS/CNS数学模型,并采用EKF和UKF算法验证了该转换矩阵.仿真结果表明误差转换矩阵的正确性.     

基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估

随着航空技术的突破性进展,国际民航组织提出了基于性能的通信导~（CNS）系统,其由所需通信性能（RCP）、所需导航性能（RNP）和所需监视性能（RSP）组成。同时,缩小间隔标准可以有效地缓解流量增长和减少延误．因此基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估具有重要意义。建立了CNS性能条件下的定位误差模型,推导出了垂直重叠率和侧向重叠概率的计算公式,应用于Reich碰撞风险模型。通过算例对垂直间隔碰撞风险进行了安全评估计算,结果表明所给出的基于CNS性能的垂直间隔碰撞风险评估模型是可行的。     

基于CNS性能的平行航路侧向碰撞风险评估

为了有效地确定平行航路安全间隔和评估碰撞风险,分析了平行航路侧向碰撞风险影响因素,在Reich模型的基础上建立了飞机在CNS性能环境下的定位误差模型,推导出基于CNS性能的平行航路侧向重叠概率的计算公式。通过算例对平行航路侧向碰撞风险进行了安全评估计算。结果表明所给定的CNS性能在平行航路飞行环境下是安全的,因此计算方法是可行的。     

基于CNS性能及人为因素的纵向碰撞风险研究

为了分析CNS性能及人为因素对航空器在平行航路的安全间距影响,基于雷达管制环境下管制员对航空器纵向穿越的干预过程,在传统碰撞风险模型的基础上引入认知可靠性与失误分析方法(CREAM),综合考虑通信、导航、监视(Communication,Navigation and Surveillance,CNS)性能以及人为因素,建立了包含人的认知可靠性的平行航路纵向碰撞风险模型.并通过算例分析了CNS性能以及人因可靠性对平行航路碰撞风险的影响.结果表明,导航性能对航路的纵向碰撞风险影响较大;通过提高人的认知可靠性可以有效地提高平行航路的安全水平.     

基于CNS定位误差的平行航路间隔安全评估

主要对平行航路中基于CNS定位误差的飞行间隔安全评估问题进行了研究。首先分析了CNS定位误差对飞机碰撞风险的影响。其次运用概率论方法得到了CNS定位误差下飞机纵向、侧向和垂直三个方向上的碰撞风险计算模型,并根据模型利用牛顿迭代算法,通过给定某一方向安全目标水平计算CNS定位误差下相应的安全间隔。最后对平行航路三个方向的飞行间隔进行了评估计算,将结果与实际相比较,表明该模型可行。     

SINS／GPS／CNS组合导航中的鲁棒滤波算法研究

组合导航系统难以精确建模、噪声统计特性难以获得等问题逐渐突出,严重影响了组合导航系统滤波器的稳定性。为提高SINS／GPS／CNS组合导航系统的鲁棒性,设计了基于H∞滤波理论的鲁棒滤波算法,提高了导航系统对系统模型参数变化的适应能力。通过仿真与线性卡尔曼滤波器进行对比,验证了在系统模型参数变化的情况下,H∞滤波器精度几乎不发生改变,有更好的鲁棒性;提高了组合导航系统在噪声统计特性和模型参数不易确定情况下的导航性能。