多源冗余容错导航计算系统的设计与实现

常规无人机在余度配置传感器的信号处理、余度管理、故障检测与隔离等环节占用飞控计算机过多运算资源,增加了飞控计算机的整体负荷,致使全系统可靠性降低;与此同时,传统的传感器余度配置方案和导航计算机余度设计在工程中存在方案不完备和实时性较差等局限性。鉴于此,提出一种多源冗余容错导航计算系统的解决方案,给出系统的软硬件设计方法,并基于非相似余度技术设计多源冗余传感器硬件和软件滤波算法,采用双CPU+FPGA的架构设计多源冗余容错导航计算机硬件平台以及模块化软件架构,实现了系统的软硬件的开发。经过实际测试和试验,验证了系统具有通信速率快、可靠性高和稳定性好等特点,满足了高可靠性飞控系统对新型组合惯导的需求。     

一种基于INS/RA组合导航的着陆指引方式实现

本文设计了一种基于惯导系统(Inertial Navigation System,INS)/无线电高度表(Radio Altimeter,RA)组合导航的着陆指引方法。利用飞机普遍装配的惯导系统与无线电高度表测得飞机位置与高度信息,经过计算获得飞机进场的相关指引数据。     

基于状态反馈的执行器故障容错控制

针对线性离散系统的执行器故障,提出了一种基于状态反馈的容错控制方法。该方法在应用自适应卡尔曼滤波进行系统状态和故障同步估计的基础上,通过故障信息和状态估计进行状态反馈,对闭环系统进行极点配置,从而修正执行器故障造成的系统误差,实现容错控制。最后,将该方法应用于飞行控制系统的执行器故障容错控制,仿真结果表明该方法不仅能够准确地进行故障估计,而且能够在故障情况下保证系统输出正常,具有一定的理论意义和实际工程应用价值。     

基于交互式多模型的飞机编队相对导航算法研究

在飞机编队飞行时,成员间的相对位置信息是实现系统协同作战的重要保证,为了提高机群编队飞行的相对导航定位精度,在无地面基准的机群编队飞行JTIDS/GPS/TACAN/IFDL组合的相对导航系统中,采用交互式多模型扩展卡尔曼滤波(IMM-EKF)算法,设计实现了多传感器相对导航系统,克服了飞机动态模型参数变化导致使用单一动态模型滤波精度下降的问题。仿真分析结果表明,交互式多模型算法可以提高相对导航系统的定位精度和可靠性,特别在GPS可见卫星很少的情况下,依然能够具有良好的定位性能。     

有色噪声作用下的INS/地磁组合导航算法研究

为了克服基本扩展卡尔曼滤波对噪声统计特性的约束,针对地磁测量噪声为有色噪声的特性,基于扩维卡尔曼滤波算法实现了惯性/地磁组合导航算法。分析了分布式组合导航方案的基本原理,在子滤波器观测信息为实测地磁场总强度信息条件下,基于巡航导弹巡航段飞行过程采用基本扩展卡尔曼滤波和扩维卡尔曼滤波算法进行了仿真分析。仿真结果表明,扩维卡尔曼滤波具有较好的稳定性和收敛性,解决了扩展卡尔曼滤波算法的发散问题。     

一种联邦卡尔曼滤波渐变型故障容错方法

具有良好的容错性是组合导航系统的基本要求。组合导航系统易于完成突变型故障的检测与容错,对渐变型故障的检测与容错则较为困难。文中以联邦卡尔曼滤波为组合导航系统状态估计方法,针对渐变型故障,提出了观测品质的概念及其模糊评估方法,应用观测品质进行了导航系统的渐变型故障检测,利用观测品质构成局部滤波器估计均方误差阵的修正矩阵,设计了组合导航系统智能自适应渐变型故障容错方法并完成了仿真运算。     

自适应战术组合导航

阐述了适用于本世纪末及下一世纪战术飞机的自适应战术组合导航技术。介绍了系统概念、构成、算法；提供了系统开发及实验评估结果。     

弹道导弹捷联惯导/天文组合导航方案研究

通过分析捷联惯性导航和天文导航的特点,提出利用扩展卡尔曼滤波方法融合捷联惯导和星光测量信息以提高弹道导弹落点精度的可行方案。研究了捷联惯导系统误差模型,建立了滤波误差状态方程和星敏感器原始信息测量方程。星敏感器从发动机关机后开始工作,在滤波过程中对捷联惯导测量误差进行了反馈校正。仿真结果表明,星敏感器开始工作后导弹的位置、速度和姿态误差的方差立即减小,导弹的落点精度也大幅度提高。     

基于鲁棒扩展卡尔曼滤波的双目视觉测量相对导航技术研究

针对非合作目标相对导航问题,为提高相对导航的精度和可靠性,采用双目视觉测量方法实现追踪器与目标器之间相对状态的测量,并基于鲁棒扩展卡尔曼滤波方法,提出了一种鲁棒相对导航滤波方法。仿真结果表明,该方法对相对导航系统模型中的不确定性具有良好的鲁棒性,且滤波精度较高。     

基于神经网络的INS/SAR组合导航航迹状态估计算法研究

实现对已选航迹上的状态估计对于航迹规划有重要的指导意义,在干扰大的外界环境中,常规的卡尔曼滤波方法对组合导航航迹状态估计的精度已经不能满足要求,为此本文提出了采用BP神经网络用于组合导航的航迹状态估计。重点描述了BP网络用于航迹状态估计的设计方法,对训练样本的获得以及网络结构的选择给予了详细的介绍。最后结合INS/SAR组合导航的特点,分别采用常规卡尔曼滤波和BP神经网络进行航迹状态估计,仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。     

飞机起落架故障数据库模型与实现方法研究

讨论了民用飞机起落架故障数据库的结构模型，基于关系模型故障数据库故障树存储结构的表示及实现，详述了Treeview的基本功能和使用方法等内容。文章最后介绍了采用VFP建立Boeing737起落架故障数据库的部分功能。     

飞机的模型参考容错控制

 本文针对飞机内部元件或控制元件的故障,用检测滤波器理论设计了相应的故障检测器和故障参数估计器,并用Lyapunov稳定性理论设计了模型参考自适应容错控制律,从而保证了在内部故障情况下飞行控制系统的稳定性。     

改进的容错惯性导航系统

 用于余度捷联惯性测量单元(IMU)的故障检测及分离(FDI)方法的性能受到诸如输入轴不准,刻度因子误差以及偏倚这样的传感器误差的限制。本文采用分离偏倚估计方法以获得上述影响奇偶向量的传感器误差的线性组合的估计,然后将这些估计用于构成补偿的奇偶向量,该奇偶向量不包括传感器误差的影响。用经补偿的奇偶向量代替未经补偿的奇偶向量进行故障检测及分离判决以提高FDI的性能。仿真结果表明奇偶向量补偿算法可大大提高FDI的性能,特别是在飞行器做机动飞行时。     

飞机起落架连续变行程疲劳试验技术研究

提出飞机起落架连续变行程疲劳试验实施方案;设计了试验装置;并通过时歼数五主起落架减震器模拟试验验证了本文方案的合理性、可行性。     

INS/GPS组合导航系统故障检测问题研究

提出了一种新的故障检测方案。该方案由卡尔曼滤波 ,得到新息序列 ,利用大数定律对新息序列的稳定性进行检验 ,来判别系统是否出现了故障。同时提出了故障状态下卡尔曼滤波的修正算法。数值仿真结果表明 ,该方法能有效地检测出 INS/GPS组合导航系统的故障 ,保证了 INS/GPS组合导航系统的安全性和可靠性     

飞机结构弹性对起落架缓冲性能的影响

研究了飞机结构弹性对起落架缓冲性能的影响。建立了计及飞机结构弹性效应的起落架缓冲系统的动力模型和分析方法。应用结果表明,飞机结构弹性效应能降低起落架缓冲系统的过载、位移等,尤其对大、中型飞机主起落架更为明显,如,某Ｙ机主起落架过载降低６％。     

分散信息滤波及其在组合导航中的应用

 本文提出一种分级式分敞信息滤波算法,并通过具体实例研究了它在组合导航系统中的应用。这种算法的特点是主滤波器的计算量小,量测修正只涉及到加(减)法运算。尤其适合于数据采样频率较高、反馈校正间隔较长的组合导航系统。     

组合导航系统中一种基于特征值分解的自适应信息融合滤波算法

基于分散滤波理论的联合滤波算法,可以有效地降低组合导航系统的计算负担,并且增强系统的容错性能。给出了一种联合滤波算法中信息分配系数的自适应计算方法,能够使联合系统根据导航过程中各传感器的信息质量的变化合理地反馈全局信息。仿真结果表明,该算法可以有效地降低由于导航子系统降级带来的滤波误差。     

飞机抗侧风着陆系统

 由于侧风对安全着陆的危害,以及常规飞机抗侧风着陆系统的固有缺陷,使飞机设计者的目光日益投向主动控制设计技术。70年代初期曾有众多的学者纷纷提出CCV直接侧力控制的设想。并预言将直接侧力主动控制技术用于抗侧风起飞与着陆将是最典型和最有效益的应用。为便于对比,本文将提出三种不同的抗侧风控制系统方案,即     

起落架缓冲系统参数对飞机滑行动态响应的影响

 本文将滑行中飞机简化为2自由度系统,采用功率谱方法,给出了滑行时由地面不平度引起的动态响应统计量的解。对一些飞机的计算结果与文献中以时域法得到的结果大致相符。在此解基础上,分析了起落架缓冲系统主要参数对飞机地面滑行时,由地面不平度引起的各动态响应量的影响。