某型飞机程序模拟飞行研究

在介绍了某型飞机综合操纵方式的基础上,结合该收音机倾斜角的控制规律及航向与倾斜角的关系简化式,详细给出了程序模拟航向的实现过程和数学模型。通过采集该收音机程序模拟飞行的数据,其飞行轨迹表明所给出的数学模型能够实现飞机对计划航路点的程序模拟飞行,该结论对研制导航软件具有重要的参考价值。     

不依赖卫星的定位导航与授时体系研究

定位导航与授时(positioning, navigation and timing, PNT)体系是支撑人类社会发展的基础设施。当前以卫星为核心的天基PNT应用广泛,但在卫星拒止环境下面临严峻挑战。通过总结天基PNT在国民经济发展与国防建设中的重大作用,分析天基PNT的脆弱性与依赖风险,明确了对不依赖卫星的PNT体系的迫切需求。提出了不依赖卫星的PNT体系概念与特征,即以“惯导+时钟”为核心增强基础PNT能力,利用外源传感器多源融合提高精度保持能力,在卫星拒止条件下为用户提供可承载的高性能PNT服务。基于现有技术基础重点发展微小型、高精度、低成本惯导技术,微时钟技术以及智能融合技术是有效途径,能够实现不依赖卫星的PNT覆盖性、精确性与可承载性的全面提升。     

地地导弹天文导航的一种建模方法

介绍了远程地地弹道式导弹采用惯性／天文组合制导方案的优点。提出了以惯性导航为主、天文导航为辅的一种导航方法，推导出该方法对应的导航基准参数计算模型、导航参数计算模型及天文导航系统的横向导引方程。最后通过仿真计算，给出了所提供的天文导航方法和计算模型对提高导弹命中精度的效能。     

星座自主导航可视化仿真与分析系统的研制

近年来,星座自主导航技术在卫星自主导航领域越来越引起人们的关注。为更好地研究星座自主导航方法,本文从数据分析、视景仿真和导航解算三个方面论述了星座自主导航视景仿真系统的实现过程。该仿真系统采用ADO技术、OpenGL技术和MATCOM软件来分别实现数据分析模块、视景仿真模块和星座自主导航解算。实验结果表明,软件最终达到了集数据分析、视景仿真和导航解算于一体的仿真效果。     

全球卫星导航星座网络协议体系与运行模式

针对全球卫星导航星座网络建设初期或论证阶段所涉及的网络体系结构、协议体系及相关组网等技术问题,开展了基于导航星座星间链路构建空间信息网络的技术研究,分别提出了由子网、接入网、骨干网等节点及其相互之间星间、星地无线链路构成的分层网络系统结构,设计了兼容遥控、遥测、测量与网络交互支持等业务的基于IP over CCSDS(基于空间数据系统咨询委员会标准的空间链路承载互联网协议业务)的协议体系,给出了全系统基本通信业务运行模式等。与传统高轨卫星通信系统相比,该星座网络具有高覆盖、低时延、随遇接入等优点,可实现星座导航性能与中低轨及地面用户通信性能的全方位提升,相关结果对我国全球卫星导航星座网络技术研究具有一定的参考意义。     

Reliability analysis of multimodal scene matching based on correlation peaks

The navigation system plays a pivotal role in guiding aircraft along designated routes,ensuring precise and punctual arrival at destinations.The integration of scene matching with an inertial navigation system enhances the capability of providing a dependable guarantee for success-ful accomplishment of flight missions.Nonetheless,assuring reliability in scene matching encoun-ters significant challenges in areas characterized by repetitive or weak textures.To tackle these challenges,we propose a novel method to assess the reliability of scene matching based on the dis-tinctive characteristics of correlation peaks.The proposed method leverages the fact that the sim-ilarity of the optimal matching result is significantly higher than that of the surrounding area,and three novel indicators(e.g.,relative height,slope of a correlation peak,and ratio of a sub peak to the main peak)are determined to conjointly evaluate the reliability of scene matching.The pro-posed method entails matching a real-time image with a reference image to generate a correlation surface.A correlation peak is then obtained by extracting the portion of the correlation surface exhibiting a significant gradient.Additionally,the matching reliability is determined by considering the relative height,slope,and ratio of the peak collectively.Exhaustive experimental results with two sets of data demonstrate that the proposed method significantly outperforms traditional approaches in terms of precision,recall,and F1-score.These experiments also establish the efficacy of the proposed method in achieving reliable matching in challenging environments characterized by repetitive and weak textures.This enhancement holds the potential to significantly elevate scene-matching-based navigation.     

无人飞行器集群仅测距初始相对位姿确定方法研究

针对全球导航卫星系统(GNSS)拒止环境下无人飞行器集群成员间的相对定位问题,研究了一种基于机载惯性测量单元(IMU)、气压高度计与数据链测距组合的初始相对位姿求解算法。首先,在高度计稳定输出较为精确的高度信息的前提下,将飞行器的三维运动解耦成二维水平运动,给出了三维加速度和角速度、测距信息的水平坐标系投影等效模型。在此基础上,以待求量相对位置和航向角的非线性形式构造了新的待求状态量,并将相对位置和航向角的非线性求解问题转化成了新状态量的线性模型最小二乘求解问题。然后,通过引入递推最小二乘算法(RLS),建立了该相对位姿求解算法的实时输出递推形式,有效降低了机载在线计算的负载。接着,对所提算法进行了可观测性分析,并给出了使系统状态量不可观测的几种相对运动形式。最后,对所提算法进行了数值仿真实验,仿真结果表明,该算法能够有效、快速求解初始相对位姿,位置误差在初始相对距离的10%以内,航向角误差在初始相对角度的1%以内。     

基于概率数据关联的地磁匹配算法

针对轮廓匹配算法存在的虚定位问题,在轮廓匹配算法的基础上,提出了一个新的分批地磁匹配方法——基于概率数据关联滤波的地磁匹配算法。算法把满足一定条件的相关值作为滤波器的有效量测,把巡航导弹的位置作为状态变量,建立了基于概率数据关联的地磁匹配模型,利用概率数据关联滤波算法计算巡航导弹的位置坐标。仿真结果表明,该算法有效地降低了虚定位发生的概率,正确匹配率、导航效果均优于轮廓匹配算法。     

亚轨道飞行器的惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法

为保证亚轨道飞行器导航系统在复杂环境下的精度和鲁棒性,针对卫星导航观测量异常粗差和大气密度误差引起的混合故障问题,提出了一种惯性/天文/卫星多源稳健融合导航方法。在惯性/卫星子系统利用双因子等价权调整滤波增益矩阵,能够削弱卫星导航相关观测时故障信息对状态估计的不良影响;在惯性/天文子系统利用惯性导航定位信息,设计了一种惯导辅助的星光折射故障诊断算法,可以有效检测和隔离大气密度误差引起的星光折射导航故障。对含有上述故障信息的场景进行了仿真,结果表明,该算法能够有效处理卫星导航观测异常和星光折射导航定位故障对导航结果的影响,具有较强的容错性能。在故障条件下,定位精度可控制在70 m左右,定速精度小于0.2 m/s,定姿精度在10″以内。     

临近空间飞行器北斗/INS高动态深组合导航方法

针对临近空间飞行器高动态环境下组合导航量测噪声非高斯化问题, 利用闪烁噪声模型对量测噪声的非高斯特性进行建模, 然后在北斗/INS深组合模型的基础上采用一种基于Huber鲁棒核函数的容积卡尔曼滤波器(Huber CKF)的高动态环路跟踪方法和基于高度角自适应渐消因子的自适应深组合导航模型。首先, 针对临近空间环境建立了量测噪声闪烁模型, 模拟高超速环境下电离层闪烁特性对载波相位的影响; 其次, 用鲁棒滤波方法替代传统跟踪环路中的锁相环, 克服了传统鉴相器在非高斯噪声条件下跟踪精度下降的问题; 最后, 根据各通道卫星高度信息设计自适应渐消因子, 调节各通道量测信息权值占比, 能有效提高位置精度。仿真结果表明: 在惯性器件陀螺精度0.01 (°)/h、加计精度10^-5g的情况下, 所提出的方法可将位置均方根(RMSE)精度提高0.288 4 m, 速度均方根精度提高0.018 7 m/s, 可以有效提高临近空间飞行器的导航精度, 为未来临近空间飞行器导航系统设计提供理论参考。