基于ARM/Linux的嵌入式卫星定位平台设计及实现

针对多于4颗卫星的GPS导航解算及其在嵌入式平台上实现的问题,设计了接收机位置求解算法,在ARM平台上移植嵌入式Linux并实现嵌入式导航软件.首先分析了导航数据提取理论模型,基于最小二乘法设计了接收机位置解算算法.为满足便携性和可移植性,基于ARM9给出了嵌入式GPS导航解算系统平台,并在嵌入Linux系统下设计和开发了GPS导航解算软件.实验结果表明,基于最小二乘法的单点定位精度高,系统可靠性高,可移植性强.     

MIMU/GPS/磁罗盘组合导航系统算法研究

在自行研制的微小型MIMU/GPS/磁罗盘组合导航系统上,深入研究了组合导航算法。该组合导航系统用FPGA芯片为主控制器,以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713作为导航解算协处理器。它采用了圆锥误差补偿和划船误差补偿的现代捷联导航算法和18阶状态变量的扩展Kalman滤波算法进行了组合导航参数计算。经室外车载试验表明,该组合导航系统的水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于5m。     

在Visual C++.NET平台上利用GPS实现航迹规划

利用大地主题解算公式计算出规划航迹位置，并利用Visual C＋＋．NET下的ActiveX控件实现了在Windows环境下PC机与GPS的串行通信，从而实现实时导航。详细介绍了GPS串口通信程序、大地主题解算公式。     

简化UKF算法在SINS／GPS组合导航中的应用

针对SINS／GPS组合导航系统的特点，建立了系统的非线性误差模型。根据系统状态方程为非线性而观测方程为线性的特点，将一种简化的UKF方法（Rao-Blackwellisation Additive Unscented Kalman Filter，RBAUKF）用于SINS／GPS组合导航系统中，RBAUKF采用较少的采样点数目和简化的更新算法，降低了计算复杂度。最后，在机动条件下，进行了SINS／GPS组合导航实验仿真。仿真结果表明，RBAUKF相比EKF具有更高的滤波精度，更适合在SINS／GPS组合导航系统中应用。     

一种改进的基于GPS某型舰船姿态解算算法

载波相位GPS测姿实施中,其姿态解算是核心技术之一,目前有多种姿态解算算法,其中对于单基线姿态测量,直接算法因具有原理简单、计算速度快、实时性好等特点被广泛应用。但在舰船测姿实施中,对姿态角的测量会产生一定的误差。采用直接算法在解算中没有对粗大误差和GPS信号缺失进行处理,使得解算结果误差较大。因此提出一种改进的舰船姿态解算算法即基于自适应卡尔曼滤波的姿态解算算法。建立航向角和纵摇角的解算模型,从理论上推导了基线越长,航向角测量精度越高;航向角的解算精度比纵摇角的解算精度高;基于自适应卡尔曼滤波的姿态解算算法的解算精度比直接法的解算精度高。通过仿真实验,对上述推理进行验证,航向角的解算精度比纵摇角的结算精度高出一个数量级;改进算法的解算精度比直接算法的解算精度高出一个数量级。     

SINS/GPS松组合与紧组合两种组合方式的对比研究

SINS/GPS组合导航是现代导航的发展趋势,针对采用GPS输出量的不同,对两种组合方式进行详细的研究.论文建立了松组合与紧组合的数学模型,采用遗忘因子估计的卡尔曼滤波算法提高系统的可观测度和鲁棒性,对于紧组合方式通过增加运动约束的方法提高其可观测度,经过滤波调谐,在仿真模式下进行实验.并得到松组合下系统水平姿态精度优于0.09°,方位姿态精度优于0.23°,水平位置误差小于4m,紧组合下系统水平姿态精度优于0.03°,方位姿态精度优于0.09x(n),水平位置误差小于2m的实验结果.通过SINS/GPS组合导航仿真实验结果验证,表明了SINS/GPS紧组合方式的精度确实要高于松组合方式.     

卡尔曼滤波在GPS/SINS船舶组合导航中的应用

本文在深入研究卡尔曼滤波原理及算法的基础上,结合海洋环境实际探索卡尔曼滤波在GPS/SINS船舶组合导航中的应用方法并进行组合导航系统的设计和仿真。为了降低旧数据在误差积累中的权重,本文对记忆数据进行了衰减处理,从而提高整个算法的自适应性能。仿真结果表明,集中式融合和顺序融合误差曲线均存在一定的波动,但绝对误差峰值较小,两者均方误差均为7.563 2。经扩展卡尔曼滤波后的GPS/SINS组合导航系统误差较小,均方误差峰值仅为6.532左右,而单独SINS导航误差约9.532,单独GPS导航误差约10.023。     

一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法

为解决INS/GPS两组合导航系统因观测信息不完整造成的姿态误差发散、系统稳定性较弱的问题,本文利用CNS搭建了基于INS/GPS/CNS的全观测信息导航系统。通过建立以位置误差、速度误差及平台失准角误差为观测量的系统数学模型,提出一种基于INS/GPS/CNS的全信息导航滤波算法,提高了系统的导航精度,改善了系统的稳定性。试验结果表明,本文所提算法相较于传统两组合滤波算法,各导航参数的精度在不同程度上得到改善,长航时条件下姿态误差收敛、稳定性较高。     

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。     

基于组合算法的水下地形辅助导航性能分析

针对目前水下地形辅助导航性能在单一算法下受多因素影响而无法得到最佳发挥的问题,采用双线性插值法制备了相应分辨率的水下数字地图,采用地形轮廓相关匹配(TERCOM)算法和基于直接概率准则的质点滤波(PMF)算法组成的组合匹配算法,较为全面地仿真分析了潜航器航速、测深误差、航向误差、航速误差、初始位置偏差和水下地形特征等诸多因素对导航性能的影响规律,对组合算法在复杂条件下的应用性能进行了剖析。仿真结果表明,在复杂条件下组合算法具有较强的稳定性和抗误差性,通过合理地选择应用参数,可有效降低匹配误差,提高导航性能,研究成果可为匹配算法在水下导航工程实践中的应用提供参考。     

船舶航行性能综合优化研究

船舶航行性能优化是一个非常复杂的问题,它具有多个设计变量,多个约束和多个极点.传统的优化方法通常无法解决该问题.文中采用了一种传统的优化方法一复合形法(CA)和遗传算法(GA),模拟退火算法(SA)来计算船舶航行性能优化问题,比较了三种优化方法的输出结果并选取最好的那个解作为最终的优化结果.通过这种方法.可以以更高的概率获得真实的最优解.应该指出的是,这三种算法都作了某种程度上的改进.作者采用C++语言基于面向对象思想开发了计算软件-ShipPO.文中列出的所有船舶航行性能优化计算结果都是在ShipPO平台上计算出来的,结果表明采用三种优化方法计算一次船舶航行性能优化问题耗时并不太多.最终的结果表明ShipPO具有很强的寻找全局最优解的能力,它能够很好地满足工程需要.     

基于Bowring公式的超视距目标定位算法实现

针对现代海战中超视距目标探测定位问题,提出利用中继平台探测目标,运用Bowring公式解算出目标到攻击舰的距离和方位角,实现超视距定位的算法,并在Visual C++平台上完成工程实现.经过应用和分析,基于Bowring公式的超视距目标定位算法具有较好的工程可实现性.     

基于深度相机的船舶小构件打磨装置视觉识别算法设计

基于深度相机，针对船舶小构件智能打磨装置的视觉识别系统进行算法模块设计，确定视觉识别系统的模块框架与模块功能，并基于OpenCV库与PCL库，利用C++程序语言对模块功能进行算法实现。同时搭建算法试验平台，对模块算法进行验证，完成包括相机位姿估计与坐标变换、工件点云分割、工件质心提取、工件边缘提取在内的算法功能实现，为船舶小构件智能打磨装备提供准确全面的视觉数据，保证智能打磨装备的上料及打磨作业顺利执行。     

快速交互图像拾取系统的设计与开发

图像拾取是交互式图形系统的重要功能之一。拾取算法选择的好坏,直接关系到拾取的速度以及拾取的精度,进而影响到图像处理的效果以及基于图像拾取区域的后续各种其他处理。该文在对传统图像拾取算法的基本原理进行分析的基础之上,提出了一种新的图形拾取算法。采用Visual C＋＋6.0作为系统开发平台。设计表明,算法在拾取速度、拾取准确性两个方面得到综合平衡。     

虚拟机舱管路布局算法优化设计

针对当前船舶管路布局设计主要依靠经验丰富的设计人员手动敷设完成,为提高管路自动化布局效率,提出了一种基于改进遗传算法的三维空间管路设计方法,以辅助设计者完成管路布局工作。通过在经典遗传算法的整体框架中引入免疫选择机制,增加免疫检测算子和免疫平衡算子,改进了遗传算法仅依靠适应度值选择后代个体易造成算法陷入局部最优解的不足,维护了种群多样性,提高了算法运行效率。以船舶机舱为对象建立虚拟机舱仿真环境,采用栅格法对布局空间进行划分,以十进制浮点数编码方式进行算法编码设计。MATLAB仿真结果验证了改进遗传算法在管路布局优化设计问题上的可行性和搜索效率,采用C#语言编写脚本控制程序,在Unity3D虚拟机舱环境中实现了管路路径的布局设计。     

GPS软件接收机捕获和跟踪算法研究

研究了GPS软件接收机的捕获和跟踪算法,并在matlab平台上实现了GPS软件接收机,实现了快速的基于循环卷积的并行捕获算法,得到了可见卫星的初始相位和多普勒频移。使用了超前滞后环和对相位反转不敏感的科斯塔斯环分别对码相位和多普勒频移进行跟踪,成功解调出导航电文。     

嵌入式VDR系统语音处理卡的研制

语音处理卡是船舶航行数据记录仪（Voyage Data Recorder，简称VDR）中针对语音信号的一个子系统。研制时，在硬件方面，对基于AC48304C-C核心芯片的系统结构及其电路原理图进行了设计；软件方面，采用了面向对象的模块化设计，在VxWorks操作系统Tomado开发环境下运用C＋＋语言编制了语音卡的功能程序。它实现了多路模拟语音的采集和压缩。     

MapX在数据融合算法可视化系统中的应用

融合算法研究一直是数据融合方向研究的重点，由于传感器信息量大，相关实验数据复杂，对数据的表示和分析比较困难，研制直观的、图形化的融合处理可视化系统迫在眉睫。根据数据融合的要求，分析数据融合可视化系统的特点，在此基础上构建多图层的融合可视化系统框架模型，并利用Visual C＋＋开发环境结合通用GIS组件MapX研制出满足实际需要的软件，取得了良好的效果。     

改进Catmull-Clark细分算法及其在船用螺旋桨设计中的应用

基于舰艇作战或巡航时隐身性能的需要,针对舰艇关键零件的设计和加工制造现状,结合应用日益广泛的细分曲面造型方法,以Catmull-Clark细分算法为基础,提出一种基于网格边光顺程度计算的自适应细分算法。将该算法应用于船用螺旋桨的设计数值实验,由建模软件3DS MAX及其内部编程语言MAXScript来实现,并将实验结果与原始的Catmull-Clark算法细分结果、传统的顶点或边曲率法自适应细分结果进行了比较。数值实验结果表明,在满足零件设计现实需求的前提下,该自适应细分算法能较好地减少网格数量:当边的光顺度阈值取为0.825时,网格数降低了约28.83%,可提高计算速度,减小存储空间。该算法能克服以往基于均值计算的自适应算法存在的区分能力不足的影响。     

基于改进BP神经网络的船舶操纵性能预报

以某单桨大型船舶在海上的回转性能为例，探讨了应用改进的BP神经网络（Back-pmpagation Neural Network）建立船舶操纵性预报数学模型的方法，并利用matlab语言对其进行了仿真。研究结果表明，改进的BP算法有更快的收敛速度和更好的计算精度。