景象匹配辅助导航系统中的精确图象匹配算法研究

景象匹配辅助导航系统需要在获取飞行器位置偏差的同时获取飞行器相对预定航迹的航向偏差，即获取实测图相对于参考图之间的旋转变换参数。为此，将最小二乘原理引入景象匹配辅助导航系统以获取图象匹配时的旋转变换参数。由于最小二乘原理只能用于一一对应点集的匹配，为此，在给出实时确定图象特征点集一一对应关系方法的基础上引入了最小二乘原理以计算该图象一一对应点集之间的最优相似变换参数，从而构成了应用于景象匹配辅助导航系统的精确图象匹配算法。仿真结果表明，本文研究的精确图象匹配算法在对50个一一对应点对匹配时可以在0．1秒以内完成，且相似参数计算准确，满足了景象匹配辅助导航系统对图象匹配算法准确性和实时性的性能要求。     

惯性组合导航系统中的快速景象匹配算法研究

在景象匹配辅助导航中,特征点的选取是提高图像匹配速度、精度和鲁棒性的关键之 一。景象匹配中要求提取出的特征是那些可靠性高、辨别性强、计算量小的不变特征。提出 了基于SIFT特征的导航用快速景象匹配算法。算法首先针对惯性组合导航的工作特点, 对SIFT特征点检测及特征点匹配进行了优化设计,然后用RANSAC方法过滤掉错误匹配点,最 后,进行最小二乘精确匹配算法获取航向和位置偏差信息。实验分析了算法对不同分辨率图 像和不同区域的匹配适应性,抗噪声性能,匹配精度以及实时性,并与基于部分Hausdorff 距离的边缘特征景象匹配算法进行了对比。实验结果表明,算法的性能优越,在匹配速度、 精度和鲁棒性方面都优于部分Hausdorff距离算法,可以满足景象匹配导航系统匹配修正的 高性能要求。
     

基于增量调制的ICCP地磁匹配序列生成方法

为解决地磁匹配算法中匹配点的选取和匹配序列长度的设置问题,提出一种迭代最近等值线(ICCP)算法的地磁匹配序列生成方法。首先,分析了采样定理、地磁图分辨率、磁场起伏特征和磁传感器测量精度等对匹配序列采样间隔的约束,以及匹配序列长度与误匹配的关系;然后,在此基础上利用增量调制原理实现了匹配点的选取;最后,建立了本文方法参数优化的目标函数,并利用二进制粒子群优化（BPSO）算法对匹配序列的长度和增量调制的量阶进行寻优,使ICCP算法在保证匹配精度的前提下能够缩短匹配时间。仿真结果证明所提方法具有良好的环境适应性,对ICCP算法的精度和实时性都有明显改善。     

地形辅助导航匹配误差研究

地形辅助导航系统中最重要、研究也最深入的部分就是匹配算法,除了算法本身构建 之外,匹配精度与应用条件之间的关系也是算法研究的重要内容。以TERCOM算法为研究 对象,将研究地形特征、地图分辨率、初始误差、惯性导航系统精度、载体运行速度和匹配 序列长度等因素对匹配精度的影响,为匹配算法的工程应用提供理论基础。     

一种适应较大INS速度误差的地形辅助导航算法

地形辅助导航是飞行器实现自主导航定位的重要方式之一。传统的地形辅助导航算法在匹配过程中,一般对惯性系统的速度误差范围有较严格要求,当速度误差过大时匹配正确概率会迅速下降。提出了一种新的基于短链修正的概率数据关联地形辅助导航算法,首先,依据短时间内由速度误差积累的航位漂移较小的特性,通过附近短链的关联滤波结果修正长链上的节点;其次,设计了通过匹配链后验概率构造关联概率的方法。该方法能较好地处理INS速度误差较大的情况,仿真结果表明该算法的正确匹配率,均方根误差和圆概率误差均优于TERCOM算法和直接基于概率数据关联的地形辅助导航算法。
     

等值线匹配算法的地形适应性研究

地形辅助导航匹配算法的性能直接由地形特征所决定,因此,建立地形特征参数与匹
配算法精度之间的定量关系不仅是判断匹配性能的需要,也是进行航迹规划的基础。本文以
ICCP算法为研究对象,首先,运用聚类和回归分析方法挑选出6个与匹配精度密切相关的参
数;然后,采用多重回归、二项Logistics回归和判别分析等三种方法分别得到匹配精度与
地形特征之间的定量关系,其中多重回归分析得到的是匹配精度与地形特征参数之间的精确
对应关系,而二项Logistics回归和判别分析则是建立误差类别与地形特征参数之间的关系
。仿真结果表明,多重回归预测精度基本与实际匹配精度一致,但在少数样本点偏差较大;
二项Logistics回归和判别分析的正确判断概率均优于90％。
     

预测-校正EKF算法在自主导航中的应用

为提高航天器自主导航系统非线性估计精度,通过分析EKF线性化方法的缺 点,基于数学分析理论研究了非线性函数线性化展开点以及雅可比矩阵取值点不同对线性化 逼近程度的影响,然后对传统EKF算法的线性化展开方式进行了改进,提出了一种基于中值 定理和平滑估计的预测-校正EKF（FR\|EKF）新算法。仿真结果表明,该算法在精度上优于 EKF算法。     

基于概率数据关联的地形辅助导航算法

地形辅助导航是解决惯性导航系统定位误差随时间不断增大的缺点重要方法之一，论文在分析概率数据关联滤波器的基础上，提出了一种基于概率数据关联滤波的新的地形辅助导航算法。算法把满足一定条件的相关值作为滤波器的有效量测，把飞行器的位置作为状态，建立了基于概率数据关联的地形辅助导航模型，利用概率数据关联滤波算法计算飞行器的位置坐标。仿真结果表明该算法的正确匹配率、均方根误差和圆概率误差均优干TERCOM算法。     

已知最大定位误差的点特征松弛匹配

研究了在已知最大定位误差的情况下时，如何对基本点特征松弛匹配算法进行改进，以提高匹配性能。基本思想是利用已知的最大定位误差，确定两点对的最小匹配度量，从而减小虚假特征点对匹配结果的影响。采用针对模拟图像及实际卫片航片图像对的实验，比较了两种方法的性能。结果表明，在已知最大定位误差的情况下，该改进方法比基本点特征松弛匹配算法具有更好的匹配性能。     

舰载导弹的动基座对准

本文将状态与偏差解耦卡尔曼滤波器应用于动基座对准中，根据舰载导弹动基座对准的特点，引入闭环，即在滤波过程中周期性地将滤波值补偿姿态失调角、速度误差和惯性元件误差。仿真结果表明，该方法能使收敛速度加快，估计精度提高，滤波值的振荡幅度减小。     

一种无源北斗/惯导闭环组合算法

提出了一种北斗卫星定位系统和惯性导航系统的组合导航无源定位算法。以伪距率为观测量,基于高稳定度用户时钟,结合北斗系统的热备份星,在三星共视下用两级卡尔曼滤波器对惯导进行闭环校正。给出了组合导航系统的构成,以及第一、二级滤波的数学模型。该法能根据收星情况在闭环与开环方式间稳定转换。仿真结果表明,此算法可提高丢星时组合导航系统的滤波定位精度,有效校正惯导的姿态误差角,并以较高的精度估计用户的三维速度。     

利用外部辅助信息解决双星定向中的模糊度确定问题

由于我国双星系统载波相位信息少,且对地静止,难以直接利用多星系统(GPS、GLONASS等)解模糊方法进行双星定向。针对此种情况,本文提出了一种基于外部辅助信息的模糊度函数方法来确定单差模糊度参数初值,并详细分析了外部辅助信息的精度要求。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,只需外部姿态传感器提供精度不低于1 70°的辅助方向信息,即可以约98 60%的高成功率正确确定模糊度参数。该项技术可辅助惯导系统实现快速初始对准。此外,采用多天线配置,利用INS提供概略姿态信息可实现双星实时定姿,并可进一步发展为双星/INS组合导航系统,从而极大地扩展应用领域。     

一种实用的景象匹配区选择方法

从分析影响配准概率和定位精度的景象匹配区的景象信息量、稳定性和重复模式等各项特征参数出发，研究了一种简洁实用的匹配区选择方法，并给出了快速算法。仿真试验结果表明，该方法的选择速度及所选匹配区配准概率和定位精度都能令人满意。     

精确制导武器虚拟样机技术研究

精确制导武器虚拟样机技术是进行精确制导武器研究的一项关键技术。本文充分考虑到建立一体化、通用化的虚拟样机系统支撑平台的需要,选取景象匹配技术作为精确制导技术的研究对象。研究过程中重点讨论了虚拟样机系统的组成、方案及算法分析、算法仿真试验、试验结果分析、系统集成等问题。其中,精确制导算法仿真的试验结果揭示了典型匹配算法的抗干扰能力和各种主要因素对匹配结果的影响规律,与理论分析一致;系统集成过程中详细分析了控制流、数据流与系统集成的组织过程和方法;最后对整个精确制导武器虚拟样机系统的研制工作进行了总结。     

基于统计分析的有限元模型修正

响应面模型代替有限元模型进行修正便于与粒子群算法等优化算法结合,有利于提高修正效率和精度。文章用某雷达卫星的简化有限元模型计算基于正交设计的各水平参数下模态频率,用方差分析确定待修正参数并构造二次响应面模型,用最小二乘法确定多项式系数,以响应面计算结果与实测结果的差值构造适应度函数并用之引导含混沌搜索机制的改进粒子群算法对待修正参数的偏移量进行寻优,修正后参数代入原有限元模型得到修正模型。修正后模型不仅能以高精度复现测试频段内的模态频率,而且能以一定精度预测测试频段外频率,证实了修正方法的有效性。     

合成孔径雷达在飞行器组合导航系统中的应用

合成孔径雷达(ＳＡＲ)是雷达理论和技术发展到一定阶段的基础上诞生的一种具有很高分辨率的成像雷达。它在众多领域得到了广泛的应用。在飞行器组合导航系统中,利用ＳＡＲ图像进行图像匹配,可以极大地提高系统的导航精度。本文介绍了ＳＡＲ、组合导航系统的发展及研究现状。重点介绍了ＳＡＲ在飞行器组合导航系统中的应用,并给出了具有较高精度、容错性和自主性的ＩＮＳ/ＧＮＳＳ/ＳＡＲ组合导航系统的原理、结构及仿真结果。     

卫星天线定向复合控制全物理仿真系统误差模型及分析

为了提高卫星天线定向全物理仿真精度，从力学的角度研究了卫星天线定向复合控制全物理仿真系统试验时影响天线指向与定点控制精度的几个不理想因素。对系统的误并进行了分析和研究，得出了其误差模型，在此基础上设计了自适应控制律并对其进行了稳定性证明。最后对该系统进行了仿真和测试，并给出了结果。结果表明该系统可以满足高精度天线定向复合控制要求。为进一步提高卫星天线定向复合控制仝物理仿真精度奠定了基础。