海底地形辅助导航SITAN算法的改进

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向,在利用多波束测深系统测量真实地形数据的基础上,采用SITAN算法作为对准匹配算法,对传统的SITAN算法加以改进,进行仿真计算,得到水下载体的最佳匹配位置,以提高水下载体的导航精度.仿真结果表明,改进后的SITAN算法更能满足导航的精度要求.     

船舶导航轨迹识别中智能算法研究

以船舶导航作为研究对象,对船舶导航航行轨迹识别方法进行研究,给出一种智能航迹识别算法。在该算法中,首先通过聚类算法进行航迹图谱的挖掘,得到历史航迹图谱,然后根据航迹图谱,利用卡尔曼滤波方法对航迹异常行为进行识别与预测。实验结果表明,本文给出的船舶导航轨迹智能识别方法具有较好的识别效果。     

快速ICCP算法实现地形匹配技术研究

利用海底地形进行辅助导航是水下潜器导航技术致力于研究的新方向。采用ICCP算法作为对准匹配算法，从两个方面对ICCP算法进行了改进，一是将测量航迹进行随机旋转和平移来选择初始状态集，使其能够以足够小的误差概率收敛到全局最优中，减少了迭代次数；二是采用滑动窗口技术来寻找等值线上的最近点，在每一次收敛到局部最小的过程中都减少了最近点计算量。     

基于电子地图的改进蚁群算法及其车辆路径寻优

路径优化研究中以目标节点的线性距离之和最短作为最优路径的求解结果难以运用于实际.文中提出了结合电子地图API的改进蚁群算法,首先得到各个节点之间的实际道路导航距离,然后对基本蚁群算法进行改进.在节点选择策略上采用了轮盘选择策略;在算法的不同时期对信息素挥发系数ρ进行调整;计算目标节点距离时去掉节点间直线距离,而采用从电子地图获取的实际导航距离;最后获取电子地图数据,用于改进后的蚁群算法,进行最优路径求解.实验结果分析表明,算法改进前后求得的直线最短路程分别为64.526、62.598 km,验证了改进后算法的有效性,实际道路导航最短路程为89.378 km,说明文中提出的最优路径求解方式更切合实际,实用性更高.     

北斗卫星船载导航信号并行捕获算法

信号捕获作为实现北斗卫星船载导航的第一阶段,也是最重要的一环,为此研究基于北斗卫星船载导航信号并行捕获算法,在短时间内捕获卫星信号,为船舶提供高精度的定位和导航服务。建立北斗卫星导航信号模型,依据模型生成的北斗卫星导航信号,采用傅里叶变换（Fast Fourier Transformation,FFT）算法以及快速傅里叶逆变换（Inverse Fast Fourier Transform,IFFT）算法,通过并行频率搜索和并行码相位搜索分别将伪随机码相位、载波频移的二维搜索变成一维进行并行搜索,获取北斗卫星信号的伪随机码和载波频移,实现北斗卫星船载导航信号并行捕获。实验结果表明,该算法可以成功地捕获船载导航信号,并且捕获耗时短;对船载导航信号的载波频率估计误差小。     

MINS/GPS组合导航系统的选星算法

几种传统的GPS星座的选择算法计算量较大，计算的时间较长。通过比较两种相对简单的选星算法，提出一种适用于MINS／GPS组合导航的选星算法。     

蚁群优化算法在潜艇三维空间导航规划算法中的应用

潜艇三维空间导航规划是指在已知或未知的条件下,利用环境建模与路径搜索方法,为潜艇规划出安全、快速、隐蔽的航行路径。为提高导航规划算法的稳定性与效率,本文对蚁群算法进行改进,给出一种基于多蚁群协同的并行优化的潜艇导航规划算法,并使用Matlab与VC++对该算法进行仿真实验。实验结果表明,本文算法能够得到较为可行的路径规划。     

船舶导航网络路由算法的实现

为了解决传统船舶导航网络路由算法数据丢包率高、执行时间长的难题,提出船舶导航网络路由算法研究。根据对现有算法存在难题的分析,搭建船舶导航网络路由算法架构,以此为基础,将获取的海上船舶密度作为权重值,构造带有权重值的有向图,并对最优转发路径进行选择。以得到的结果为基础,采用局部最优方法对最优转发路径计算区域进行优化。以优化结果为依据,对网络路由节点分配模型进行构建,实现了船舶导航网络路由算法的设计。通过实验得到,与传统船舶导航网络路由算法相比较,提出的船舶导航网络路由算法极大的降低了数据丢包率,缩短了执行时间,充分说明提出的船舶导航网络路由算法具备更好的性能。     

基于船舶火灾蔓延态势的路径规划算法研究

船舶作为海上一个独立的建筑实体,非常容易发生火灾。本文以63500DWT油船船舱作为研究对象,通过对火灾蔓延模拟仿真实验数据进行图表分析,得出了在不同工作条件下在固定检测点位置的温度,CO浓度和烟气浓度变化规律。对基于火灾实时态势的导航网格动态生成方法以及对应的逃生路径规划方法进行研究,得出动态更新导航网格的具体算法,并对传统A*算法路径节点选择问题进行改进,得出适应船舱火灾蔓延信息的最短逃生路径规划算法,通过实验验证,该算法寻路效率更优。     

基于定点／插值算法的卫星PVT实时计算的优化设计

导航应用终端小型化、高性能的发展需求对导航信息处理算法复杂度也提出越来越高的要求,多星PVT（位置、速度、钟差）的实时计算作为信息处理的重要内容（某类终端中约占40％的计算时间）是制约算法性能的瓶颈。从插值和定点计算两个角度出发,分析了应用拉格朗日插值方法对卫星PVT计算进行实时优化处理的完整策略,并针对定点处理算法改进了插值公式。利用GPS星历数据考察了优化算法的计算精度和计算速度。数值分析结果表明,在对卫星PVT精度要求较低（10^-1m量级）的应用场合,采用定点插值的优化计算方法可以使计算时间比传统方法减少75％,从而大大减少采用定点处理器作为计算核心的导航应用终端的硬件开销。     

基于UKF的水下地形匹配算法组合

为了克服断续地形辅助导航给UKF算法带来的不利影响,提出了改进TERCOM／ICCP＋UKF地形匹配组合算法.首先分析了基于UKF的水下地形匹配算法及其在实际水下地形辅助导航中的局限性.然后,针对UKF地形匹配效果易受大初始位置误差影响的不足,以“粗搜索”＋“精匹配”的算法组合模式为基础,给出了TERCOM、ICCP和UKF匹配算法的组合策略和算法克服相似地形影响的方法.仿真显示,较之单一UKF匹配算法,组合算法能够克服了大初始位置误差对算法匹配效果的影响,具有更好的工程适用性.     

基于卡尔曼滤波的地形辅助导航

利用海底地形辅助导航是水下载体导航技术致力研究的新方向。该文利用多波束测深系统测量真实地形数据,在此实测地形图的基础上,采用ICCp算法为对准匹配算法,得到水下载体的最佳匹配位置,提高水下载体的导航精度。并利用仿真以平台式惯导系统为例,用卡尔曼滤波对惯导系统误差进行最优估计,取得了较好的效果。     

一种改进的三角形识别算法

星图匹配识别是确定载体平台姿态的关键步骤,匹配识别的速度和准确率决定了其姿态识别的效率,星图匹配识别算法也决定了导航方式的选取和导航星库的存储和读取方式。对当前应用最为广泛的三角形算法进行改进,提出了一种新的表征星三角形的方法。     

利用ICCP的水下地磁修正惯导方法研究

迭代最近等值线算法（ICCP）是一种重要的地磁匹配导航算法。首先,为了获取相对精度较高的位置信息,又在一定程度上达到弥补实测数据精度不足的目的,将二次插值技术应用到地磁匹配算法中;然后,仿真计算得到了最佳匹配位置;最后,针对目前水下航行器通过航位推算等传统方法实现惯导重调的弊端,提出将地磁匹配位置误差作为观测量,用卡尔曼滤波对惯导系统的速度、位置和姿态误差进行最优估计。由最后仿真结果表明,以磁场匹配位置误差作为观测量来估计惯导误差是可行的。     

基于重力相关的干扰值处理和匹配选择算法

针对重力相关匹配算法运算量巨大,提出一种基于相关极值法的重力匹配干扰值处理和匹配选择算法。该算法利用相关极值法的内在约束条件,构造一种干扰值处理方法,有效地剔除了重力匹配中大量的干扰数据,经仿真计算表明,该方法大大提高了重力匹配的速度。     

基于EKF的同时定位与构图在潜艇地磁导航中的应用

潜艇地磁导航不产生如惯性导航的误差积累问题,是一种有效的自主导航定位手段。但是目前地磁导航定位主要是基于先验地磁图的匹配导航,在实际操作中要获得较为精确的先验地磁图是极其困难的。基于扩展卡尔曼滤波（EKF）的同时定位与构图算法（SLAM）可以在不需要先验地磁图的基础上实现潜艇导航定位。将这一算法应用到潜艇地磁导航中,再结合人工布设磁标的方法可以实现潜艇不依赖于先验地磁图的地磁导航定位。     

模糊自适应Kalman滤波在INS／GPS组合导航系统中的应用

针对INS／GPS组合导航系统中因量测噪声的复杂多变造成的发散问题,引人了一种基于新息方差匹配技术的自适应模糊控制Kalman滤波算法,通过模糊控制器在线调整量测噪声方差,抑制滤波器发散,从而提高导航系统的精度。仿真结果表明该算法具有比常规Kalman滤波更高的精度。     

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.     

遗传算法在相关匹配中的应用研究

将遗传算法用于图像相关匹配算法的研究,提出了快速图像相关匹配算法。其计算量较SSDA算法降低了10倍以上,改善在低图像对比度条件下的匹配精度;该算法每帧图像匹配计算时间基本恒定,便于工程应用。