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大型舰船编队相对导航方法比较

交通运输工程学报 2016年第1期16卷 149-158页

作者：周红进钟云海李伟海军大连舰艇学院航海系辽宁大连116018

基于导航卫星伪距双差建立了相对导航模型,设计了基于伪距单差的最小二乘算法、基于伪距双差的最小二乘算法、基于伪距单差的EKF算法与基于伪距双差的EKF算法,并通过试验进行对比分析。研究结果表明:基于伪距双差的相对导航模型可以消... 详细信息

基于导航卫星伪距双差建立了相对导航模型,设计了基于伪距单差的最小二乘算法、基于伪距双差的最小二乘算法、基于伪距单差的EKF算法与基于伪距双差的EKF算法,并通过试验进行对比分析。研究结果表明:基于伪距双差的相对导航模型可以消除电离层、对流层、多路径误差、卫星钟差与接收机钟差;与最小二乘算法相比,EKF算法能够显著提高相对导航信息的解算精度;EKF算法下伪距双差的解算精度比伪距单差提高约10%;在几何精度因子最小的原则下,卫星个数增多,距离解算精度提高;基线为2m时,基于伪距双差的EKF算法所得距离解算精度可达到0.10m以内,方位角解算精度可达到4.0°,因此,EFK算法的精度和频率可满足大型舰船编队保持准动态的相对导航需求。

关键词：船舶工程大型舰船编队相对导航伪距单差伪距双差 EKF

卫星编队对空间非合作目标测距相对导航精度分析

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中国空间科学技术 2011年第5期31卷 48-56页

作者：苏建敏董云峰北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对单颗卫星对空间非合作目标测距不能估计全部相对运动状态的问题,提出利用编队中多颗卫星同时测距相对导航。建立了相对运动状态估计的系统模型;推导了系统可观测矩阵;通过计算系统可观测度和采用无迹卡尔曼滤波(UKF)对目标相对运动... 详细信息

针对单颗卫星对空间非合作目标测距不能估计全部相对运动状态的问题,提出利用编队中多颗卫星同时测距相对导航。建立了相对运动状态估计的系统模型;推导了系统可观测矩阵;通过计算系统可观测度和采用无迹卡尔曼滤波(UKF)对目标相对运动状态进行估计,研究了观测矢量方向和数量与相对导航精度的关系。结果表明双星测距能估计全部相对运动状态,观测矢量夹角越大,相对导航精度越高,在编队尺寸远小于目标距离的前提下,多于两颗的卫星测距并不能明显提高相对导航精度。

关键词：相对导航测距空间非合作目标无迹卡尔曼滤波编队飞行卫星

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双视线测量相对导航方法误差分析与编队设计

航空学报 2018年第9期39卷 147-161页

作者：王楷徐世杰黎康汤亮北京控制工程研究所北京100190 空间智能控制技术重点实验室北京100190 北京航空航天大学宇航学院北京100083

空间非合作目标的相对导航是在轨维护和近距离监视任务中的关键技术,目前的研究表明仅有视线测量条件下中距离相对导航沿距离方向的观测度较差,而基于双视线测量的相对导航方法可以有效解决该问题。为此,研究了两个追踪航天器所组成的编... 详细信息

空间非合作目标的相对导航是在轨维护和近距离监视任务中的关键技术,目前的研究表明仅有视线测量条件下中距离相对导航沿距离方向的观测度较差,而基于双视线测量的相对导航方法可以有效解决该问题。为此,研究了两个追踪航天器所组成的编队,在双视线测量条件下进行自主相对导航的方法。首先,详细地介绍了双视线测量相对导航方案的构成以及具体的导航算法;其次,根据两个追踪航天器与目标航天器的几何构型,推导双视线测量方法中的误差传递规律,并分析其中的影响因素;然后,对两个追踪航天器的编队构型进行设计,并分析编队构型对该方法导航性能的影响;最后,通过数值仿真对上述相关的结论进行验证。

关键词：空间交会航天器编队飞行相对导航视线测量扩展卡尔曼滤波

基于机群编队的无基准站伪距差分GPS相对导航

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中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 763-768页

作者：王艳东杨红雨付海峰刘剑北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 中国人民解放军空军第八研究所北京100076

差分GPS相对导航技术越来越受到人们的关注。为了提高机群编队成员间相对定位的精度,将伪距差分GPS相对导航技术应用于机群编队飞行中,在考虑了星历误差、对流层误差、电离层误差等空间相关性误差差分残差的基础上,建立了无基准站伪距... 详细信息

差分GPS相对导航技术越来越受到人们的关注。为了提高机群编队成员间相对定位的精度,将伪距差分GPS相对导航技术应用于机群编队飞行中,在考虑了星历误差、对流层误差、电离层误差等空间相关性误差差分残差的基础上,建立了无基准站伪距差分相对导航的线性化模型。新的模型不仅提高了精度,也简化了系统设备与理论算法的复杂程度。同时,研究验证了各偏差对系统定位精度的影响,并将编队中长机自身的定位误差加以分析,给出对于长机定位误差的补偿办法,提高了方法的实用性。仿真结果表明,与传统的单点定位相比,无基准站伪距差分线性化模型的定位精度提高了50%以上,此外,长机定位误差对于编队整体定位结果具有明显的方向性。

关键词：差分GPS 相对导航机群编队误差残差

基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法

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中国惯性技术学报 2022年第2期30卷 224-228,280页

作者：付希禹孙永荣吴玲曾庆化刘建业南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京211106 南京航空航天大学金城学院机电工程与自动化学院南京211156

针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合... 详细信息

针对动对动相对定位中卫星观测质量不佳、信号易丢失导致北斗卫星导航系统定位精度不高、无法连续定位的问题,提出了一种基于BDS/INS紧组合的动对动相对导航算法。通过惯导系统与北斗卫星导航系统紧组合的方式,以捷联惯导误差作为组合系统状态量,通过多普勒信息进行伪距平滑,并利用扩展卡尔曼滤波将惯导及卫星观测信息进行融合,解算相对导航结果。通过车载实验对所提出的相对导航算法进行了验证,实验结果表明,所提出的BDS/INS紧组合动对动相对导航算法能够保持分米级相对导航精度,卫星信号短时中断时,能有效保持高精度相对导航结果输出。

关键词：北斗导航惯性导航紧组合动对动相对导航扩展卡尔曼滤波

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空间多机器人协同的多视线仅测角相对导航

航空学报 2021年第1期42卷 309-319页

作者：韩飞刘付成王兆龙杜宣刘珊珊刘超镇上海航天控制技术研究所上海201109 上海市空间智能控制技术重点实验室上海201109 上海航天技术研究院上海201109

研究了空间多机器人对非合作目标的多视线协同仅测角相对导航问题。为利用多视线信息融合提升仅测角相对导航性能,给出了一种可观测度优化的多视线仅测角相对导航方法。首先基于二阶CW方程构建了中心机器人与目标相对动力学模型和状态方... 详细信息

研究了空间多机器人对非合作目标的多视线协同仅测角相对导航问题。为利用多视线信息融合提升仅测角相对导航性能,给出了一种可观测度优化的多视线仅测角相对导航方法。首先基于二阶CW方程构建了中心机器人与目标相对动力学模型和状态方程,并构建了仅包含多伴飞机器人视线角的观测方程,结合扩展卡尔曼滤波算法,形成多视线仅测角相对导航系统;然后分析推导得到可观度最优的视线间夹角条件,提出了兼顾可观测度和长期自然维持的多伴飞机器人观测构型优化方法;最后,数学仿真结果表明,提出的多视线仅测角相对导航系统、可观测度最优的视线夹角条件和观测构型优化方法,可以显著提高距离状态可观测度和估计性能,且具有较好的工程可用性。

关键词：空间机器人仅测角相对导航多视线协同可观测度观测构型

基于Sigma-point卡尔曼滤波的INS/Vision相对导航方法研究

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宇航学报 2009年第6期30卷 2220-2225页

作者：崔乃刚王小刚郭继峰哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001

针对无人机编队常用的leader-follower(领航-跟随)飞行模式,提出了一种考虑视觉导航设备输出时间延迟问题的INS/Vision相对导航方法,给出了leader与follower之间的相对惯导方程以及相对视线矢量测量原理。由于INS/Vision相对导航系统是... 详细信息

针对无人机编队常用的leader-follower(领航-跟随)飞行模式,提出了一种考虑视觉导航设备输出时间延迟问题的INS/Vision相对导航方法,给出了leader与follower之间的相对惯导方程以及相对视线矢量测量原理。由于INS/Vision相对导航系统是一个强非线性系统,采用Unscented卡尔曼滤波融合相对惯导信息和相对视线矢量信息,从而估计出leader与follower之间的相对位置、相对速度和相对姿态,受姿态四元数的归一化限制,在滤波中采用罗德里格斯参数作为姿态误差状态,对于视觉导航系统量测量存在时间延迟的问题,给出了延迟后的量测量与当前惯导信息融合的方法,最后通过仿真研究证明了方法的有效性。

关键词：相对导航视觉导航时间延迟 Unscented卡尔曼滤波相对视线矢量

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单测角相对导航的相对距离重构新算法

中国惯性技术学报 2014年第3期12卷 340-345页

作者：龚柏春罗建军马悦西北工业大学航天学院西安710072 航天飞行动力学技术重点实验室西安710072 96271部队洛阳471600

针对空间非合作目标中远程交会的单测角相对导航技术中核心的相对距离重构问题,首次提出了一种基于初值辅助的CCD相对测角/GPS绝对定位的相对距离重构新算法。首先在分析传统重构方法数学本质和优缺点的基础上,以余弦定理为基础,结合GP... 详细信息

针对空间非合作目标中远程交会的单测角相对导航技术中核心的相对距离重构问题,首次提出了一种基于初值辅助的CCD相对测角/GPS绝对定位的相对距离重构新算法。首先在分析传统重构方法数学本质和优缺点的基础上,以余弦定理为基础,结合GPS历元差分建立了相对距离重构算法模型,然后对该算法的重构误差进行了理论推导和仿真分析。最后对两种工况下相对距离的重构进行了数值仿真。仿真结果表明该算法能够较为精确的重构出相对距离,重构精度取决于辅助初值的精度。因此,该算法具有重要的研究意义和应用价值。

关键词：空间非合作目标相对导航单测角相对距离

多传感器信息融合理论在无人机相对导航中的应用

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国防科技大学学报 2017年第5期39卷 90-95页

作者：金红新杨涛王小刚周国峰姚旺国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 中国运载火箭技术研究院战术武器事业部北京100076 哈尔滨工业大学航天学院黑龙江哈尔滨155600

为提升无人机的作战效能和作战指标,提升无人机的相对导航精度和导航系统可靠性,以无人机编队的相对导航系统为研究背景,基于容积卡尔曼滤波算法和信息滤波算法,研究容积信息滤波算法。此外,还采用多传感器信息融合理论,利用分布式信息... 详细信息

为提升无人机的作战效能和作战指标,提升无人机的相对导航精度和导航系统可靠性,以无人机编队的相对导航系统为研究背景,基于容积卡尔曼滤波算法和信息滤波算法,研究容积信息滤波算法。此外,还采用多传感器信息融合理论,利用分布式信息融合结构构建了无人机相对导航滤波器,对来自惯导、视觉和卫星的信息进行融合,获取无人机间的相对位置、速度和姿态信息。该方法提升了无人机相对导航的导航精度、导航可靠性和滤波稳定性,容积信息滤波算法的应用避免了传统滤波算法在高维系统中出现的数值不稳定以及精度降低等问题。数学仿真结果表明,该方法提高了无人机编队之间相对导航的精度和可靠性,证明了算法的有效性。

关键词：无人机多传感器信息融合相对导航