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。     

船载数字磁罗盘系统设计与校正

介绍所设计的基于磁阻罗盘HMR3000和微处理器MSP430的新型数字磁罗经系统,该系统应用一种新颖的椭圆拟和自差校正方法,实现自动消除自差,避免船舶导航中繁琐的自差修正,实船验证,在航行途中最大误差角小于1.9°,均方差误差角小于1.0°.     

基于MATLAB的不校正自差的磁罗经使用研究

磁罗经是船舶必备的导航仪器,由于船磁的影响,要使用磁罗经需要先校正磁罗经自差。为达到不校正自差而使用磁罗经,通过采集船舶转向一周里部分罗航向对应的自差,根据磁罗经自差基本公式建立方程组,利用MATLAB软件求得自差系数。然后把自差系数代入自差基本公式求解出任意航向上的自差。结果表明,利用自差基本公式求解出的航向自差与在该航向上进行的实测自差在1°以内,能够很好地代替实测自差来使用磁罗经。     

基于磁阻传感器的磁罗经实验室训练方法改进设计

利用磁阻传感器感知磁航向,对此航向加入误差模拟电罗经航向,磁罗经与此航向比对,模拟实际工作环境中磁罗经与电罗经比对测定消除磁罗经自差,解决了实验室无法进行此项目相关教学训练的问题。     

航海液体磁罗经的周期选择

液体磁罗经的周期问题,是磁罗经安装于船上是否稳定的主要因素之一。目前各国对罗经周期制订的标准不一,现有资料所能提供的理论根据较少。我国罗经制造,对周期也只在摸索、试验过程中。本文主要论述两个方面:1.推导出比较实用的罗盘阻尼摆动周期计算公式。在摆动的基础上,测定罗盘摆动角度之振幅比f,就可以求得液体罗盘摆动周期,式中:f——振幅此;I——通过罗盘中心垂直轴的罗盘转动惯量;M——罗盘磁针组的磁矩;H——当地的地磁水平分力。2.从理论上推论了磁罗经应选择什么周期,才能使它在船摆动的情况下,罗盘几乎保持稳定,以便观测航向与方位;同时,提出罗经在我国上海地区所应有的周期值。     

船载磁探测器任意航向实时抗干扰技术研究

船载磁探测器测得的磁场信号中，除期望的船舶坐标系下的地磁场信号外，还包含多种干扰磁场信号，需进行抗干扰才能满足测磁要求。本文在分析各种干扰磁场信号特性及其排除方法的基础上，对任意航向上的三分量实时抗干扰技术进行了理论建模、算法实现以及工程适用性等研究，并通过MATLAB仿真验证该技术的可行性。该技术可使船载磁探测器的抗干扰摆脱时间、地点的限制，有效地解决船舶固定干扰磁场的实时排除，船舶固定磁场变化的实时监测等难题。     

高纬度区域的地磁导航技术研究

高纬度区域地磁场变化特性导致罗盘式磁罗经无法满足船舶在此区域的地磁导航,采用磁场传感器为核心部件的捷联式地磁导航系统是解决这一问题的有效方法.通过理论分析结果表明:采用旋回式自差校正方式是快速消除船磁影响的有效手段,在一定程度上能够避免船磁分离的理论难题.通过分析一次自差校正后校差系数的适应范围,为有效提高高纬度区域地磁导航的能力提供了依据.     

一种高精度的天文导航姿态与航向解算模型

利用天文导航进行运载体姿态及航向解算是导航领域一个新的研究课题,具有重大的研究意义及应用价值.本文介绍了一种构建在天球坐标系中的天文导航姿态与航向解算模型.该模型在不利用惯导姿态数据的前提下进行计算,通过构建的模型演变得到运载体的精确姿态及航向,可以有效校正惯导设备因惯性陀螺漂移而导致的姿态误差与航向误差.实际应用表明,该模型对于校正惯性陀螺漂移,提高惯导设备精度具有重大意义.     

显示角法消除与测定磁罗经自差

本文论述的《显示角法消除与测定磁罗经自差》的新方法适用于沿海与内河船艇,随时都能进行消除与测定磁罗经的自差,使其处于准确指示航向的状态,可以保证船艇完成航行任务。本方法在使用方式上属于主动式,不需要借助外界目标。只要风浪不大就能在任意海区;任何港湾附近;不论白天、黑夜;不论阴天、晴天;用以消除与测定磁罗经自差。小型船舶可在江河中进行。由于本方法在消除与测定自差的过程中都是采用辅助磁铁与罗经指向力相垂直,且又先在一个罗经主航向上使罗盘0°与罗经基线成45°角,使辅助磁铁力(FR)等于罗经指向力(H′R)。然后使船在罗经八个主航向上航行,这时罗经就在辅助磁铁力与罗经指向力组成的矢量和(FR H′R)力的作用下稳定的指向。而后,再在相反的航向上使罗盘0°与罗经基线之间,以角度的大小准确地显示自差力和罗经指向力的大小,用以达到消除与测定自差的目的。因此,本方法具有操作简便,容易掌握和比较准确的特点。应用时只需使船较准确地保持在罗经八个主航向上。从一九七八年五月到一九八○年十月,经在五十余条不同类型和吨位的船艇上及200余船次的推广、使用的检验,小型船只要在四级风以下和大型船在六级风以下,在借助操舵罗经来保持主罗经航向时,其偏航误差均可控制在±0.5°以内。这时,用本方法消除半圆和象限自差后,其剩余自差均在±1°以内;测定与计算的剩余自差的误差均在±0.5°以内。在精度上满足了航海应用的要求。本方法存在的主要问题是当前不易求得自差系数A,在计算剩余自差时将系数A略去不计,从而带来误差。但因船上自差系数A一般都很小,根据本方法测定自差的误差分析,只要A<±0°.3时,在精度上就不影响航海应用的要求。     

LDX-Ⅰ型导航控制台电子航向发送系统的分析与设计

本文介绍目前国内一种新型的舰船导航控制台。用户可根据航行需要,通过电子航向发送系统选择发送复示磁罗经或电控罗经的航向信号,经航向保护系统输给自动操舵仪、雷达、各路分罗经。文中着重对电子航向发送系统的设计以及航向误差较正器原理作了详细阐述。     

磁罗经北极高纬海区航向误差分析与补偿

针对舰船高纬海区航行时磁罗经指北力减弱,指向精度降低的问题,将船舶在白令海至北极东北航道实测的磁罗经指向数据与高精度GPS光纤罗经指向数据对比,分析舰船磁罗经在北极高纬地区指向的稳定性和自差变化特性,构建误差拟合曲线并基于拟合参数建立北极高纬海区磁罗经指向误差补偿模型,仿真结果表明,通过误差补偿,磁罗经在北极高纬海区的...     

MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统信号处理

针对MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统,进行了GPS信号调理、MEMS陀螺仪降噪以及磁传感器误差补偿研究。用双线性趋势外推法与MIMU陀螺仪信息对GPS信号进行处理,用AR（3）误差模型对MEMS陀螺仪去噪建模,用旋转标定方法对磁传感器进行误差补偿。通过对自行研制的MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统与高精度组合导航系统的室外跑车比对试验,验证了上述信号处理及误差补偿方法的有效性。     

船靠码头校正磁罗经自差的实施

从理论上论述了利用自差系数在船靠码头时校正磁罗经自差的原理,以及靠码头时校正磁罗经自差的操作方法和注意事项,并举例加以说明。船靠码头校正磁罗经自差不仅简化了操作,而且节省了时间和费用,是值得推广的校正罗经自差的实用方法。     

小型船舶磁罗经自差智能校正系统的设计与实现

针对未安装电罗经的小型船舶,提出一种磁罗经自差校正方法,研制磁罗经自差测量及校正系统,通过观测已知位置的物标自动测量任意航向上的罗经自差,采用高斯消元法计算出准确自差系数,逐一消除船舶自差。     

磁罗经自差半自动测校装置

提出一种磁罗经自差半自动测校方法，并从旋回法测定自差原理计算自差系数，安放磁棒位置和软铁数量，所用磁场传感器基本原理，罗经涡动误差的影响，半自动测校装置组成等方面，论证了研制磁罗经自差半自动测校装置的可能性。     

北极地区磁罗经适用能力

针对磁罗经在北极地区的适用能力问题,根据世界地磁模型(World Magnetic Model,WMM)2019,通过分析极区地磁场、地磁场水平分量和磁差等要素在极区的大小分布和变化趋势,以地磁水平分量6 000 nT为界,指出磁罗经在极区的适用范围,特别是东北航道附近海区可正常使用磁罗经;分析"雪龙"号科考船在2017年北极考察的磁罗经和陀螺罗经数据。研究结果表明:地磁水平分量大于6 000 nT的区域,磁罗经是可正常使用的;为保证北极地区正常使用磁罗经,纬度每变化5°,应重新组织校正剩余自差工作;为应对北极地区磁差随经度变化的速率较大的问题,在磁航向转真航向过程中,应根据WMM自动计算并补偿磁差。     

基于电磁场分析的船用天线布置与安装

针对船舶罗经甲板需要安装布置的天线越来越多的实际情况,利用电磁场基本理论对船用天线产生的电磁场和电磁干扰情况进行分析,在梳理船舶建造规范关于船用天线布置与安装基本要求的基础上,根据船舶建造的实际情况,设计了某散货船的天线布置俯视图、B向图和侧视图,使得天线之间的电磁干扰尽量降低,保证船舶电子设备和系统的正常运行,进而确保船舶的安全航行。     

导航装备动态性能测试系统天线安装误差补偿方法研究

针对目前船舶计程仪及陀螺导航设备误差标校方法手段落后、过程周期长等问题,采用MS860作为测定误差的基准平台搭建导航装备动态性能测试系统,选用Nport5450串口服务器接收处理多路串口信号进行数据通信,结合轴角信号转换装置进行模拟、数字信号转换,利用信息处理机终端处理与显示导航参数信息。另外,分析了GPS天线安装偏差导致船体纵横摇、GPS天线高程差、方位偏差、GPS测量基线长和基座高程差等因素对GPS航向产生的影响,推导了GPS动态航向测量模型的误差补偿方程。此系统对降低导航设备误差标校工作成本,提高导航装备的保障性具有十分重要的意义。     

用Delphi和OpenGL实现舰艇罗盘仿真

通过在Delphi里嵌套OpenGL辅助开发,实现对传统机械仪表罗盘的模拟,结果表明能够很好地模拟罗盘在舰船航行时的各种性能。