Highly reliable relative navigation for multi-UAV formation flight in urban environments

Formation flight of multiple Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) is expected to bring significant benefits to a wide range of applications. Accurate and reliable relative position information is a prerequisite to safely maintain a fairly close distance between UAVs and to achieve inner-system collision avoidance. However, Global Navigation Satellite System (GNSS) measurements are vulnerable to erroneous signals in urban canyons, which could potentially lead to catastrophic consequences. Accordingly, on the basis of performing relative positioning with double differenced pseudoranges, this paper develops an integrity monitoring framework to improve navigation integrity (a measure of reliability) in urban environments. On the one hand, this framework includes a fault detection and exclusion scheme to protect against measurement faults. To accommodate urban scenarios, spatial dependence in the faults are taken into consideration by this scheme. On the other hand, relative protection level is rigorously derived to describe the probabilistic error bound of the navigation output. This indicator can be used to evaluate collision risk and to warn collision danger in real time. The proposed algorithms are validated by both simulations and flight experiments. Simulation results quantitatively reveal the sensitivity of navigation performance to receiver configurations and environmental conditions. And experimental results suggest high efficiency and effectiveness of the new integrity monitoring framework.     

一种基于相干叠加的复合载波导航信号捕获方法

针对复合载波导航信号多载波结构特征,基于检测性能、运算复杂度、硬件资源占用情况三方面的综合考虑,提出了一套适用于该信号的捕获架构和处理方法。该架构采用PMF-FFT算法对复合载波各子载波进行分别或统一处理,然后利用各子载波频点间隔信息,对信号进行循环移位并相干叠加,以充分利用信号能量进行检测判决。理论分析和仿真实验表明,与传统的卫星导航信号单载波捕获架构相比,该架构在有限的硬件资源和计算能力的情况下获得了较好的检测性能。     

航天器精度测量数据库系统建设方法

文章分析了航天器精度测量数据库的需求;详细阐述了精度测量工作流程分析,给出精测数据库系统设计方案以及建设创新点。精测数据库的建立将把以往零散存储的精测数据集中管理起来,方便精测人员查询和比对,也便于总装工艺人员、总体人员、分系统人员查询和分析。     

高动态“北斗”双频载波相位差分工程化方法

针对北斗卫星导航系统提出了一种相对定位选星策略,分析了几种双频组合的方法及适用范围,给出了一种利用BI和B3频率进行双频载波相位差分的方法,讨论了算法在工程应用中的一些问题。最后利用北斗信号源输出验证了高动态轨道双频载波相位差分方法。     

X射线脉冲星自主导航的光子到达时间转换

根据广义相对论的后牛顿近似时空理论, 在忽略太阳系天体自转和扁率的情况下, 详细推导出X射线脉冲星自主导航中, 光子到达观测航天器和太阳系质心的时间差值, 它是对现行公式的修正．导出了质心坐标时与航天器固有时的变换关系, 根据这一关系, 建议在脉冲星导航的工程设计中可以仿照GPS, 将航天器携带时钟作频率调整, 从而有利于工程计算.      

太阳能硅片精密切割技术及其特性研究

本文在对当前太阳能硅片常见切割技术及其特性进行分析和比较的基础上,提出数控超声振动切割太阳能硅片技术,为太阳能硅片的精密切割提供一种新的实用的加工方法.     

一种微小孔研磨技术的应用

提出了一种低经济、高效率、高精度的微小孔研磨技术.介绍了其研磨系统的构成、工作原理、特点.并对微小孔研磨技术在实际生产中的应用进行了举例说明.     

平台惯性导航位置更新中的改进算法研究

平台惯导系统由于其精度高的优势,在成熟的军用武器和航天设备中仍占有较高比重。导航计算机的运算能力是影响平台惯导实时性和精度的重要因素。本文对比分析了单、双精度浮点处理器计算特性,研究了其对平台惯导导航计算精度的影响;在此基础上,为提高单精度浮点处理器下平台惯性导航精度,提出了将经纬度分解成全量、大量、小量进行运算的改进计算精度的方法,从导航计算原理角度推导了导航计算中经、纬度的改进计算方法。仿真结果表明：改进后的平台惯导计算算法在单精度浮点处理器下,可以在保证运算实时性的同时,有效提高平台惯导精度,水平定位精度提高两个数量级。     

转动副临界角分析及其在四连杆机构中的应用

滑动配合条件下,转动副（R副）通过接触面间的相对滑动提供一个转动自由度。由于接触面间的摩擦和间隙共同作用,R副会在一个小的摆角范围内发生自锁,这一摆角将在机构平衡时带来连杆长度误差和连杆偏角误差。本文指出了R副中临界角的存在,讨论了使得R副实现自锁的临界角范围,在考虑接触变形和不考虑接触变形2种条件下对临界角进行了计算,并以一平面四连杆机构作为应用算例,综合对比了铰链间隙、接触变形和摩擦因素对所在连杆机构输出精度的影响。算例结果表明,在一般的精度计算中铰链间隙及连杆弹性变形起主要影响作用,铰链本身的接触变形量可忽略。      

一种利用地球敏感器的星光导航方法

针对直接敏感地平的红外地平仪-星光导航系统精度低的问题,提出通过建立扁率误差补偿函数,研究扁率引起的姿态角测量误差;建立地心矢量的姿态角误差模型,通过修正地球扁率误差来补偿姿态角,对卫星施加姿态偏转指令调整地心矢量偏移。同时基于SODERN地球红外辐射模型,考虑红外辐射强度随纬度和季节的变化建立真实红外辐射曲线,通过滤波算法获得精确的地球切线边缘的量测信息,提高红外地平仪测量精度。仿真结果表明,该方法有效提高了基于红外地平仪的星光导航定位方法的可靠性和精度,导航位置误差能达到500m左右,较原有系统提高3倍以上。