无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性分析

无人潜航器导航通信桅杆作为无人潜航器通信、导航校准等潜望状态时浮出水面的唯一组部件,降低其雷达散射特性是无人潜航器开展综合隐身工作的重要内容之一。本文通过仿真建模,详细分析了L波段、S波段、C波段和X波段等无人潜航器导航通信桅杆雷达散射特性,各波段下导航通信桅杆的RCS均值为0.21 m2,并进行了强散射源分析。通过分析无人潜航器导航通信桅杆的雷达散射特性,对无人潜航器雷达散射特性优化改进、对无人潜航器探测雷达研制具有重要意义。     

基于改进递归最小二乘估计的潜器轨迹预测

由于海流、温度、海底地形等深海环境因素影响,同时存在潜航器自身推进器扰流、母船螺旋桨扰流等因素,超短基线（USBL）作为深海水下潜航器通信定位的系统存在通信延迟不一、异常值随机出现等问题。当潜航器与母船之间的水平夹角小于USBL自身的通信角,潜航器与母船无法实时通信,由此带来一定潜航器与船体的碰撞风险。针对上述问题及风险,提出基于改进的递归最小二乘法估计的潜航器水下轨迹预测方法,可有效降低测量扰动的影响,对航行轨迹进行预测。     

联网状态下水下无人潜航器的路径控制方法

传统的水下无人潜航器路径控制方法,在联网状态下,一直存在控制精度低、误差大,效率不好的问题,提出基于NURBS曲线拟合法的水下无人潜航器的路径控制方法。该方法采用传感器或者摄像机来侦测静态和动态障碍物,建立水下无人潜航器运动学模型,并获取其最小化rob路径长度的目标函数,分析潜航器所受约束情况。在此基础上,根据基本流体力学,确定潜航器所受阻力,引入滤波函数进行平滑处理,采用NURBS曲线拟合法,对水下无人潜航器路径进行控制。实验对比结果表明,采用改进的控制方法,在水下无人潜航器路径控制方面,其控制所需时间及精度均要优于传统的方法,具有一定的实用性。     

基于自适应滤波器的AUV组合导航系统研究

为满足自主式水下航行器(AUV)应对水下复杂环境和水下高精度导航的需求,提出了捷联式惯性导航系统(SINS)、多普勒计程仪(DVL)、磁罗经导航系统(MCP)和地形辅助导航系统(TAN)的水下组合导航系统方案,设计了一种基于BP神经网络的自适应滤波算法,建立了卡尔曼滤波器的线性滤波方程和导航传感器的量测方程,根据数学模型进行仿真实验。仿真结果表明,导航传感器和基于神经网络的自适应滤波技术的应用大大提高了AUV的导航精度和自适应能力。     

基于PC104的嵌入式组合导航系统设计

为提高船舶组合导航系统精度、实时性以及小型化,设计了一种基于PC104的嵌入式船舶组合导航系统,系统采用嵌入式并行多处理器结构,脱离了传统的计算机平台。详细介绍了系统硬件结构总体设计,采用光纤陀螺仪和加速度计组成的惯性测量单元,应用串口直接接收光纤陀螺仪和GPS模块输出的数字信号。设计了高精度加速度计传感器数据采集电路,将FPGA作为PC104处理器与模数转换器ADS1210之间的接口,由3个模数转换器并行转换的结果同时读入处理器,并设计了PC104与TMS320C6713DSP之间的双口RAM数据交换系统以及组合导航系统软件,实验室三轴转台。实验证明,所设计的系统能够满足高精度、小体积、实时性、低功耗等要求,对船舶导航计算机小型化具有实际意义。     

船用无线电导航仪器发展概况

当代海员导航方法,除了传统的推算导航、陆标导航及天文导航之外,发展得较快的是无线电导航。无线电导航是利用电波在空间速度最快而干扰最小的传送和接收来测定目标、确定船舶与目标的距离,引导船舶安全航行的。从无线电波动方式来分,有振幅系统、相位系统、时间差系统以及频率系统。按作用距离分,则有近程导航系统、中程导航系统、远程导航系统以及超远航导航系统。为了提高导航精度及其可靠性,又提出了组合导航,它把各种导航设备的接收信息,通过传感器输入到电子计算机中     

惯性导航计算机系统冗余设计

导航计算机系统的可靠性是航行器正常运行的关键。结合导航计算机系统，文章从冗余分类，冗余数目，级别等方面提出设计原则，给出功能模块级双冗余的系统结构和故障监测、模块切换的方法，实践证明，该方法能实现功能模块平稳切换，对导航精度没影响，提高了导航计算机系统的可靠性。     

一种用于惯导系统车载试验的速度基准系统

介绍了一种自行研制的用于捷联惯导车载试验的速度基准系统.该系统由卫星导航装置、车速采集装置和主控计算机组成,能够实时输出满足一定精度要求的速度数据,可作为捷联惯导跑车试验中的速度基准,用以模拟其它测速设备的输出.经过实际车载试验验证,该基准系统组成简单,功耗、体积、重量和速度精度满足捷联惯导车载试验要求,能够做到在无卫星导航信息条件下,模拟实现组合导航系统的测速功能.     

一种捷联惯导阻尼超调误差抑制算法研究

针对捷联惯导系统在阻尼状态切换时产生超调的问题,提出一种基于“双模”解算的捷联惯导阻尼超调误差抑制算法。基于捷联惯导的力学编排,建立了系统水平回路的控制模型,分析了系统阻尼和无阻尼状态切换时超调误差产生机理。在此基础上,设计了系统阻尼和无阻尼并行的导航解算算法,在切换状态超调期内利用无阻尼导航输出校正阻尼导航输出,抑制状态切换超调误差。算法将捷联惯导系统IMU的输出同时接人两个解算回路。两个回路同时、独立进行导航参数的解算。系统工作在无阻尼状态时,惯导系统输出无阻尼回路的导航参数。在状态切换的超调期内,惯导系统仍输出无阻尼回路的导航参数。状态切换的超调期结束后,惯导系统输出阻尼回路的导航参数。仿真结果表明,该算法能够抑制惯导系统阻尼状态切换时产生的超调误差。同时,该算法使校正回路设计简洁,工作稳定可靠。     

用于水下网络节点的超低功耗远程接入系统

论文提出了一种用于水下传感器网络节点的超低功耗远程接入系统的设计方案.并设计了高灵敏度、低噪声的接收机带通滤波器,提高了系统对微弱信号的检测能力,实现了超低功耗、窄带滤波.该系统将设计的高性能、超低功耗滤波器与抗干扰能力强的直接序列扩频(DS-SS)技术和低功耗的“sleep-wake”工作模式相结合,实现了0.5μV水下特定频带内微弱信号的检测,可用于远程配置水下传感器网络,为水下传感器网络提供一个安全的、可靠的信息交互途径.完成的系统样机性能可靠、功耗低,并经过湖试验证,性能满足实际要求.     

一种基于声学定位/航位推算的水下导航定位方法

受环境影响,声学定位系统输出的位置信息波动较大,还会出现数据跳变或丢失现象,严重影响了水下载体的定位精度。针对此问题,提出一种基于声学定位/航位推算的组合导航方案,该方案在组合滤波前对声学定位系统输出数据可用性进行判断,进而选择不同的导航方式。采用计算机仿真和海试实验对研究方法进行了验证,结果表明,该方法能有效融合两种导航系统的优点,平滑声学定位系统数据的波动,且当声学定位系统输出异常时,水下载体短时间内还能保持较高的定位精度。     

An integrated GPS/DR navigation system for AUV

GPS/Dead-reckoning navigation system for autonomous underwater vehicle （AUV） is introduced, which includes navigation overall architecture, hardware and software structure. Dead-reckoning theory is presented in details. And the strong tracking Kalman filter and Singer model are applied to handle the imprecise navigation mode, which can improve the navigation system＇s precision and reliability. Finally, the sea experiments which include autonomous search mission in an unknown area and long distance motion are conducted to demonstrate the reliability and feasibility of the navigation system.     

一种基于航位推算的水下机器人导航算法

本文针对智能水下机器人(AUV)导航信息较少的特点,进行了基于航位推算的AUV导航系统研究.首先利用传感器信息进行了航位推算,然后建立了基于一阶时间相关函数的辛格模型,利用强跟踪卡尔曼滤波算法对推算结果进行了次最优估计,提高了系统的跟踪能力,改善了导航精度,同时对GPS数据进行了野值剔除.松花湖上的试验结果验证了算法的有效性.     

复杂环境下罗兰C/北斗组合导航系统GDOP仿真分析

导航系统的定位精度是影响舰船航行的重要因素。罗兰C系统和北斗定位系统由于受到台链地理位置、定位方式等因素的影响分别存在着定位精度低、安全保密性差等缺点。罗兰C/北斗组合导航系统则较好地解决了上述问题。针对几何精度因子(GDOP)方面对比研究了罗兰C系统和北斗定位系统组合前后的定位误差,并进行仿真分析。结果表明,组合后弥补了北斗定位系统有源定位的不足,一定程度上改善了罗兰C定位精度,提高了有效定位范围。     

船舶引航系统中提高船位可靠性与精度的方法

为了提高引航安全,船舶引航系统要求船位高精度和高可靠性。本文主要阐述传播引航系统中播发和接收的船位信息的可靠性及误差,并提出提高引航系统中船位信息可靠性与精度的对策。     

BDS-3与GPS及其系统组合定位精度分析

北斗三号卫星导航系统(BDS-3)已于2020年6月底全面建成,BDS-3可在全球范围内提供导航定位服务.为评估完整的BDS-3系统精密单点定位精度,选择6个MGEX站点的观测数据,使用开源软件MG-APP分别对BDS3系统、GPS系统以及组合系统的精密单点定位(PPP)精度进行分析.结果表明BDS-3系统的定位精度与...     

快速整周模糊度求解技术在高精度GPS定位和导航中的应用

给出了GPS卫星测量模型，分析误差源，并推导出差分值，以便提高GPS的精度。求解GPS载波相位整周模糊度是高精度定位和导航的关键。计算效率至关重要，因为它直接影响求解模糊度的时间，而且还影响模糊度求解过程的可靠性。分析了搜索空间中的独立变量，并推导出新的传递矩阵。该矩阵将所有的测量残差直接和最小求解搜索空间相关联。该技术不仅可以改善计算效率以及缩短模糊度求解时间，还能提高可靠性。通过仅选择那些与卫星几何尺寸和测量残差一致的模糊度的组合，搜索空间被最小化，应用于高精度定位和导航。     

基于双轴速率转台的IMU440惯性测量单元快速标定方法与实验

在捷联惯导系统中,惯性器件的确定性误差是系统误差的主要原因之一。为了提高惯导系统的输出精度,必须对这一误差加以补偿。以美国Crossbow公司开发的IMU440惯性测量单元为对象进行了快速标定实验,建立了陀螺仪和加速度计的误差模型方程,提出了用于辨识陀螺仪和加速度计误差模型参数的速率和位置标定法,根据两种标定方法得到了IMU440惯性测量单元的误差模型,最后对误差模型进行了校验。实验结果表明,误差补偿后的惯性器件输出值可以很好地接近理想输出值,大大降低了捷联惯导系统的输出误差。     

神经网络在组合导航定位算法中的应用研究

针对无源北斗1号/惯导组合导航系统滤波定位算法,文章提出并设计了神经网络及其训练算法RLS,用其输出修正组合导航滤波输出结果,提高组合导航系统的定位精度。通过仿真验证了此方案的可行性,并能有效提高北斗1号组合导航系统的定位精度。     

小波分析在船舶导航传感器中的应用

论述小波变换的数学理论和方法。根据小波变换的多分辨率分析方法，重点分析小波变换在导航系统中的作用；利用Daubechies小波函数，采用阈值去噪法，可在低信噪比的情况下较准确地估计导航传感器的原始信号；分别针对多普勒系统和北斗双星定位系统，借助小波变换对其接收信号进行了离线仿真研究。仿真分析表明，应用小波变换的分层技术抽取特征参数效果明显，去噪效果亦较为理想。