快速定位定向系统设计及车载实验研究

定位定向系统是能为载体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息.本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究.最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究.实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15％D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m.     

基于空间可视性的星球表面巡视路径分析

针对巡视器在着陆区内巡视效率和安全巡视率低的问题,利用着陆器相机在悬停阶段获取的实时数字高程模型(DEM)地形数据,结合并依据巡视器的结构特点、越障能力、空间可视性、科学探测价值等,提出了一种对整个区域的巡视路径分析方法。仿真结果表明:在月球巡视器结构及越障能力已知的情况下,该分析方法能提供一种可靠、高效的初始巡视路径,可为星球表面巡视规划提供参考。     

别了,欧洲货运飞船!——最后一个“自动转移飞行器”升空

2014年7月29日,阿里安-5ES火箭成功将欧洲航天局（ESA）的第5个、也是最后一个＂自动转移飞行器＂（ATV-5）送入目标初始轨道,执行＂国际空间站＂（ISS）货运补给任务,开启＂自动转移飞行器＂系列的谢幕之旅。飞船用自身推力器提升轨道,8月12日与＂国际空间站＂交会,自动停靠在星辰号服务舱的对接口上。对接前,飞船已自由飞行逾6×10^6km。     

海水干湿循环对初始损伤RC梁力学性能的影响

沿海环境下的钢筋混凝土(RC)结构处于荷载作用和环境作用同时存在的工作状态且在正常条件下会出现不同程度的荷载损伤。为了在实验室内模拟其工作状态,对RC梁试件施加幅值分别为0.3P_u、0.4P_u、0.5P_u、0.6P_u和0.7P_u(P_u为单调加载梁的极限荷载)的初始荷载造成不同程度的损伤,经历120次海水干湿循环作用后,进行单调加载试验测试剩余力学性能,并对梁试件钻芯取样测试不同位置及深度处混凝土的氯离子含量。试验结果表明,不同程度初始损伤RC梁经历120次海水干湿循环后,其屈服荷载、极限荷载和延性均随初始荷载幅值的增加而降低;与无损伤梁试件相比,当初始损伤荷载为0.4P_u时,梁试件的屈服荷载和极限荷载降幅分别为10.4%和7.9%,随着初始荷载增大,屈服荷载和极限荷载快速下降,当初始损伤荷载为0.7P_u时,屈服荷载和极限荷载降幅分别达33.7%和32.4%。氯离子含量测试结果表明,梁试件混凝土受拉区氯离子含量均大于受压区氯离子含量;当初始损伤荷载小于0.5P_u时,受拉钢筋表面混凝土的氯离子含量差别不大且小于0.1%,当初始损伤荷载为0.7P_u时,钢筋表面氯离子含量最大达到0.14%。可见,初始荷载损伤与海水干湿循环综合作用对RC梁力学性能及耐久性劣化影响显著。     

新型快速传递对准方法

针对惯性导航系统的动基座传递对准问题,提出了速度加姿态加角速率组合匹配法.用来自主、子惯导的3组参数信息作观测量,通过卡尔曼滤波法迅速准确地估计出失准角及安装误差角等状态量,以便精确地对子惯导系统进行初始化.根据传递对准的基本原理,设计了载体结构挠曲运动统计模型,建立了状态方程及量测方程.同条件仿真结果表明:这种方法与速度加姿态匹配和速度加角速率匹配的对准精度相当,但估计速度约为这两种方法的2倍.可用于机载或舰载战术导弹武器系统,有效减小导航误差和制导误差.     

一种机载遥感成像用分布式POS传递对准方法

针对机载遥感成像用分布式位置姿态测量系统(POS,Position and Orientation System)精确初始对准的问题,结合遥感成像的实际作业情况,在分析影响传递对准精度和速度的误差源的基础上,提出一种利用载机爬升段进行分布式POS传递对准的方法,并与多种机动方式进行对比.半物理仿真结果表明:利用遥感载荷作业现有条件能够获得数学平台失准角和安装误差角的准确快速估计.研究结果可为机载分布式POS传递对准方案的选择和设计提供理论参考.     

机载武器传递对准的可观测性分析

采用"速度+姿态"量测匹配法设计了机载武器传递对准系统,建立了系统的动态误差模型和量测模型,并在这些模型的基础上设计了卡尔曼滤波器.介绍了基于可观测性矩阵奇异值分解的分段定常系统(PWCS, Piece-Wise Constant System)可观测性分析法,并通过该方法分析了机载武器传递对准系统各个状态变量的可观测性.在可观测性分析的基础上忽略不可观测状态变量,实现系统滤波器降维.设计了摇摆机动,在该机动基础上对降维前后滤波器性能和传递对准精度进行了对比,证明了可观测性分析的必要性和正确性.     

基于QR分解的快速解算初始整周模糊度方法的研究

GPS初始整周模糊度的求解是利用载波相位进行测量时的关键问题。本文采用了QR分解的方法对双差观测方程中指向卫星的方向矩阵进行QR分解，应用已知基线长度的约束条件依次确定出方程中各模糊度的可能值并建立起模糊度的搜索范围，最后综合基线和方差等简单的约束条件作为检验方法，有效地剔除不合理的模糊度组合。由于该方法不需要确定模糊度的浮点解，且能大大减小整周模糊度的搜索范围，所以使得整周模糊度的解算时间大大减少。文中应用经过双差处理后GPS接收机的实测数据，实现和验证了该算法的有效性。实验结果表明，该算法能快速准确地解算出整周模糊度解。     

一种快速精确的捷联惯性导航系统静基座自主对准新方法研究

通过对捷联惯性导航系统(SINS)静基座初始对准物理特性的深入分析,针对传统静基座初始对准方法对方位角和陀螺漂移可观测度低的不足,提出了一种基于惯性测量单元(IMU)信息的SINS静基座自主对准方法,该方法不需要进行SINS力学编排,而是充分利用IMU输出的角速度和比力信息。文中给出了静基座粗对准算法,推导了静基座精对准的动力学模型,并对该模型进行了可观测性分析,最后采用改进的Sage-Husa自适应卡尔曼滤波器进行SINS静基座初始对准仿真计算。数字仿真结果表明：该方法具有对准精度高、对准时间短、自主性强、计算量小、易于工程实现等特点。