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SINS/GPS/CNS组合导航联邦滤波算法 被引量:30
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作者 张科 刘海鹏 +1 位作者 李恒年 钱山 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第2期226-230,共5页
针对飞行器在长航时高速巡航过程中,捷联惯性导航系统存在误差漂移,GPS导航可能会丢星、信号失锁,天文导航系统易受环境干扰,组合系统模型线性化误差易导致滤波发散等问题,分析了三种导航系统的优缺点,提出了SINS/GPS/CNS组合导航联邦... 针对飞行器在长航时高速巡航过程中,捷联惯性导航系统存在误差漂移,GPS导航可能会丢星、信号失锁,天文导航系统易受环境干扰,组合系统模型线性化误差易导致滤波发散等问题,分析了三种导航系统的优缺点,提出了SINS/GPS/CNS组合导航联邦滤波算法,该算法可以取长补短,巧妙地将GPS定位和天文导航定姿精度高的优势辅助于捷联惯导系统,利用卡尔曼联邦滤波器对捷联惯导系统进行误差估计,并对联邦滤波算法进行了有效的改进。计算机仿真显示,该滤波器收敛速度快,具有一定的容错功能,其滤波精度较SINS/GPS组合导航系统在位置误差和速度误差上均有约5%左右的小幅提升,在平台角误差上更是提高了一个数量级。仿真结果验证了该组合导航方案的可行性和算法的有效性,有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 SINS GPS cns 组合导航 KALMAN滤波 联邦滤波
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基于UKF的INS/GNSS/CNS组合导航最优数据融合方法 被引量:25
2
作者 孟阳 高社生 +1 位作者 高兵兵 王维 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期746-751,共6页
为了提高INS/GNSS/CNS组合系统的导航精度,提出了一种基于UKF的多传感器最优数据融合方法。该方法具有两层融合结构,第一层中,GNSS和CNS分别通过两个局部UKF滤波器与INS组合,以并行的方式获得INS/GNSS和INS/CNS子系统的局部最优状态估值... 为了提高INS/GNSS/CNS组合系统的导航精度,提出了一种基于UKF的多传感器最优数据融合方法。该方法具有两层融合结构,第一层中,GNSS和CNS分别通过两个局部UKF滤波器与INS组合,以并行的方式获得INS/GNSS和INS/CNS子系统的局部最优状态估值;第二层中,根据线性最小方差准则推导出一种矩阵加权数据融合算法,对局部状态估值进行融合,获取系统状态的全局最优估计。提出的方法无需采用方差上界技术对局部状态进行去相关处理,克服了联邦卡尔曼滤波(FKF)及其优化形式存在的缺陷。仿真结果表明,相比于FKF,提出方法的导航精度可至少提高36.4%;相比于UKF-FKF,其导航精度也可至少提高21.0%。 展开更多
关键词 INS/GNSS/cns组合系统 数据融合 联邦卡尔曼滤波 无迹卡尔曼滤波
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发射系下SINS/GPS/CNS组合导航系统联邦粒子滤波算法 被引量:8
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作者 熊智 潘加亮 +2 位作者 林爱军 杜华军 郁丰 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期319-323,共5页
传统的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)算法应用于未来高超、空天飞行器的组合导航系统时,因其模型线性化展开会导致模型不准确,从而引起导航精度下降;采用蒙特卡洛方法来实现递推贝叶斯估计问题的粒子滤波(Particle filter... 传统的扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman filter,EKF)算法应用于未来高超、空天飞行器的组合导航系统时,因其模型线性化展开会导致模型不准确,从而引起导航精度下降;采用蒙特卡洛方法来实现递推贝叶斯估计问题的粒子滤波(Particle filter,PF)算法能有效避免引入线性化误差,具有一定的优势。据此,针对高超、空天飞行器在发射过程中通常需要直接获得发射惯性系下的高精度导航参数的需求,提高发射惯性系下弹载组合导航系统滤波算法的精确性就尤为重要,PF滤波算法无需对非线性系统进行线性化展开即可直接实现对非线性系统的状态误差估计。为此,本文将PF滤波算法引入空天飞行器SINS/GPS/CNS多信息融合组合导航系统,设计了发射系下基于联邦滤波器的PF滤波算法,实现了对组合导航系统状态参数的直接建模估计。算法仿真结果表明,相较于发射系下SINS/GPS/CNS组合导航系统联邦EKF滤波算法,PF滤波算法有效提高了组合导航系统滤波精度。 展开更多
关键词 扩展卡尔曼滤波 粒子滤波 联邦滤波 SINS/GPS/cns 组合导航
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基于CNS性能的平行航路纵向碰撞风险评估 被引量:20
4
作者 张兆宁 刘计民 王莉莉 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期918-925,共8页
为了研究通信导航监视(communicatio,navigation and surveillance,CNS)下的定位误差和纵向碰撞风险及其影响因素,在Reich模型的基础上,分析通信、导航和监视误差,推导出平行航路纵向重叠概率的计算公式.据此建立了基于CNS性能的平行航... 为了研究通信导航监视(communicatio,navigation and surveillance,CNS)下的定位误差和纵向碰撞风险及其影响因素,在Reich模型的基础上,分析通信、导航和监视误差,推导出平行航路纵向重叠概率的计算公式.据此建立了基于CNS性能的平行航路纵向碰撞风险评估模型.算例表明,所给定的平行航路在RCP400、RNP10和RSP20条件下,碰撞风险为3.0×10-10,达到国际民航组织安全目标水平的要求.评估模型是可行的. 展开更多
关键词 cns性能 平行航路 碰撞风险 纵向重叠概率
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基于递推最小二乘估计的CNS/INS组合导航系统初始对准 被引量:7
5
作者 周凌峰 赵小明 +2 位作者 赵帅 姚琪 杨琳 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期281-286,共6页
针对CNS/INS组合导航系统中缩短初始对准时间的问题,设计了一种CNS/INS组合导航系统组合对准新方法。在CNS/INS姿态四元数组合算法的基础上,推导CNS/INS组合系统线性化状态方程,分析了INS和CNS姿态四元数差值构建量测方程。利用递推最... 针对CNS/INS组合导航系统中缩短初始对准时间的问题,设计了一种CNS/INS组合导航系统组合对准新方法。在CNS/INS姿态四元数组合算法的基础上,推导CNS/INS组合系统线性化状态方程,分析了INS和CNS姿态四元数差值构建量测方程。利用递推最小二乘原理实现了对该组合系统的信息融合,设计了基于该估计原理的组合导航系统初始对准方法,考虑到大气层内动基座条件下对于星敏感器造成的干扰因素增加了加权处理环节,最后通过仿真实验验证了递推加权最小二乘法在处理组合导航系统初始对准中的有效性。仿真结果表明在微晃基座条件下,与传统的滤波方法相比较该估计方法能够有效地缩短约25%的对准时间。 展开更多
关键词 cns/INS组合导航 星敏感器 初始对准 递推最小二乘
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INS/CNS/GPS组合导航数据融合算法与仿真研究 被引量:12
6
作者 张明源 王宏力 +1 位作者 李康伟 敖宏奎 《电光与控制》 北大核心 2008年第4期42-44,49,共4页
研究了INS/CNS/GPS组合导航系统的原理和特点,建立了组合导航系统的数学模型。分别利用集中卡尔曼滤波和联邦滤波数据融合原理对此系统进行了仿真研究,并指出了集中滤波器的不足之处。仿真结果表明采用全球定位系统和天文导航系统对惯... 研究了INS/CNS/GPS组合导航系统的原理和特点,建立了组合导航系统的数学模型。分别利用集中卡尔曼滤波和联邦滤波数据融合原理对此系统进行了仿真研究,并指出了集中滤波器的不足之处。仿真结果表明采用全球定位系统和天文导航系统对惯导系统误差进行修正不仅可以大幅度提高导航精度,而且通过比较和分析可知联邦滤波可以有效地提高导航系统的可靠性和复原能力,是理想的容错型信息融合算法。 展开更多
关键词 组合导航系统 数据融合 卡尔曼滤波 INS/cns/GPS
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INS/CNS/GPS智能容错导航系统研究 被引量:10
7
作者 房建成 李学恩 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第1期7-10,共4页
本文提出并设计了一种新的基于自适应模糊系统和联合卡尔曼滤波的INS/CNS/GPS融合导航系统智能容错结构方案,并进行了计算机仿真。结果表明,该系统具有较强的容错性能和较高的导航精度,是航空、航天。
关键词 INS/cns/GPS系统 自适应模糊系统 联合卡尔曼滤波 容错
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SINS/CNS/GPS组合导航系统半物理仿真研究 被引量:7
8
作者 徐帆 房建成 全伟 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期332-335,385,共5页
实际飞行实验费用大,组合导航系统最初实验不可能进行实时搭载实验,为缩短研制周期,降低成本,设计了一种新颖的采用真实器件误差特性的SINS/CNS/GPS组合导航半物理仿真系统结构。本系统将物理仿真与数学模型结合起来,采用真实器件输出... 实际飞行实验费用大,组合导航系统最初实验不可能进行实时搭载实验,为缩短研制周期,降低成本,设计了一种新颖的采用真实器件误差特性的SINS/CNS/GPS组合导航半物理仿真系统结构。本系统将物理仿真与数学模型结合起来,采用真实器件输出的误差特性,通过轨迹发生器软件进行轨迹仿真,具有一定的灵活性和可扩展性。针对实物系统,设计了一种根据不同步观测量进行时间更新的信息同步方法,得到了较高的组合导航系统精度。利用该系统进行半物理实时实验对研究飞行器在实际噪声下系统特性具有重要的现实意义。 展开更多
关键词 SINS/cns/GPS 组合导航 半物理仿真 信息同步
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基于UKF的导弹SINS/CNS姿态估计方法 被引量:4
9
作者 邓红 刘光斌 +1 位作者 陈昊明 邓春林 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2010年第9期1987-1990,共4页
针对中远程弹道导弹的特点,在分析研究捷联惯性导航系统/天文导航系统(strapdown inertial navi-gation system/celestial navigation system,SINS/CNS)组合导航测量修正方案的基础上,建立了导弹四元数运动学方程、陀螺测量模型,星敏感... 针对中远程弹道导弹的特点,在分析研究捷联惯性导航系统/天文导航系统(strapdown inertial navi-gation system/celestial navigation system,SINS/CNS)组合导航测量修正方案的基础上,建立了导弹四元数运动学方程、陀螺测量模型,星敏感器测量模型等系统方程,将无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法应用于主动段关机点环境,通过对陀螺常值漂移、一阶漂移的在线估计,达到高精度导弹姿态的实时输出。与EKF、QUEST、MLS和捷联惯性迭代递推算法比较,仿真结果表明了UKF算法具有更高的精度,收敛快,适于在无控飞行阶段的工程应用。 展开更多
关键词 无轨迹卡尔曼滤波 姿态确定 星敏感器 SINS/cns组合导航
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弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法 被引量:5
10
作者 杨功流 王丽芬 杨淑洁 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2014年第5期29-32,共4页
提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补... 提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补偿。设计趋于一般运动状态的路径对上述方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法可以实现对星敏感器安装误差及惯性器件误差的估计,其中安装误差估计精度优于0.1',陀螺漂移估计精度优于0.01°/h,加速度计零偏估计精度优于20μg。 展开更多
关键词 SINS/cns组合导航 在线标定 星敏感器 安装误差
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基于矢量信息分配的INS/GNSS/CNS组合导航系统 被引量:7
11
作者 周卫东 王巧云 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期99-103,共5页
针对组合导航系统中多传感器输出不同步的问题,提出一种基于矢量信息分配的异步联邦滤波算法的INS/GNSS/CNS组合方案,根据各子系统的工作特性,分析并设计了基于INS/GNSS位置组合以及INS/CNS姿态组合的联邦滤波模型,并采用矢量形式的信... 针对组合导航系统中多传感器输出不同步的问题,提出一种基于矢量信息分配的异步联邦滤波算法的INS/GNSS/CNS组合方案,根据各子系统的工作特性,分析并设计了基于INS/GNSS位置组合以及INS/CNS姿态组合的联邦滤波模型,并采用矢量形式的信息分配方法提高了滤波器的精度.针对量测异步问题,设计了时间与量测更新分离的异步非等间隔算法.系统仿真实验表明,该算法可以有效地实现对INS、GNSS、CNS的多信息的异步融合,与常规异步滤波方法相比较,组合系统的滤波精度有明显提高,具有重要的实际应用价值. 展开更多
关键词 组合导航 INS/GNSS/cns 联邦滤波 信息分配 异步模型
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SINS/CNS组合导航半实物仿真系统及其实验研究 被引量:8
12
作者 全伟 房建成 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第15期3414-3418,共5页
因航天实验费用大,组合导航系统的性能及算法很难都通过飞行实验进行测试,为此提出了一种高性能捷联惯性/天文组合导航半实物仿真系统。该系统遵循硬件功能模块化和软件流程一体化的设计思想;利用轨迹发生终端生成标称轨迹数据,作为信... 因航天实验费用大,组合导航系统的性能及算法很难都通过飞行实验进行测试,为此提出了一种高性能捷联惯性/天文组合导航半实物仿真系统。该系统遵循硬件功能模块化和软件流程一体化的设计思想;利用轨迹发生终端生成标称轨迹数据,作为信息处理统一参考源;采用时间软同步并行采集惯、性、天文系统真实误差数据;通过平滑处理,结合标称轨迹数据完成性能测试。它具有强的灵活性和可扩展性,利用其可有效地降低组合导航系统的实验成本,缩短研制周期;这对研究组合导航系统的算法性能、系统特性和工程应用等具有重要理论和实践意义。 展开更多
关键词 捷联惯性导航 天文导航 SINS/cns组合导航 半实物仿真
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INS/GPS/CNS组合导航系统的自适应滤波技术研究 被引量:5
13
作者 陈刚 庄良杰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2000年第2期16-20,共5页
本文重点研究了状态与偏差解耦估计的自适应滤波算法在 INS/GPS/CNS组合导航系统中的应用问题。由于组合导航系统模型参数往往与实际的物理过程具有一定的偏差 ,因此采用常规的卡尔曼滤波算法常会发生滤波发散现象。本文提出一种自适应... 本文重点研究了状态与偏差解耦估计的自适应滤波算法在 INS/GPS/CNS组合导航系统中的应用问题。由于组合导航系统模型参数往往与实际的物理过程具有一定的偏差 ,因此采用常规的卡尔曼滤波算法常会发生滤波发散现象。本文提出一种自适应滤波算法 ,并应用于组合导航系统。仿真结果表明 ,自适应滤波可以有效地抑制滤波发散 ,增强系统方案对环境的适应性 。 展开更多
关键词 组合导航系统 自适应滤波 发散 INS GPS cns
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一种基于双星系统的导航定位新方法在CNS/ATM中的潜在应用 被引量:5
14
作者 于耕 王海芳 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z1期1816-1819,共4页
本文基于我国自行研制的双星定位导航系统的基本工作原理 ,提出了一种能够应用于未来CNS/ATM系统的新型定位导航模式。作者从星历误差、传播误差、站址误差、设备误差、卫星钟差 (同步误差 )等测量误差方面分析了该导航模式在满足一定... 本文基于我国自行研制的双星定位导航系统的基本工作原理 ,提出了一种能够应用于未来CNS/ATM系统的新型定位导航模式。作者从星历误差、传播误差、站址误差、设备误差、卫星钟差 (同步误差 )等测量误差方面分析了该导航模式在满足一定的布站条件下 ,所能达到的系统定位精度 。 展开更多
关键词 cns/ATM 导航 定位精度
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数据融合技术在SINS/CNS/GPS复合制导中的应用 被引量:2
15
作者 王新国 李爱华 许化龙 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第10期3062-3065,3070,共5页
分析了导弹SINS/CNS/GPS复合制导系统的缺点,设计了一种新的组合制导方案,该方案分三个阶段:SINS导航段、SINS/CNS导航段和SINS/CNS/GPS导航段。在最后导航段采用了联邦滤波器的结构。在发射惯性坐标系下分别建立SINS/CNS和SINS/GPS子... 分析了导弹SINS/CNS/GPS复合制导系统的缺点,设计了一种新的组合制导方案,该方案分三个阶段:SINS导航段、SINS/CNS导航段和SINS/CNS/GPS导航段。在最后导航段采用了联邦滤波器的结构。在发射惯性坐标系下分别建立SINS/CNS和SINS/GPS子系统状态方程和观测方程,分别设计了UKF和KF滤波器,在数据融合前,先通过一致性检验判断GPS的干扰,然后采用信息分配原则进行数据融合。仿真实验表明该方案有较好的效果和适应能力。 展开更多
关键词 数据融合 复合制导 GPS cns
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INS/GPS/CNS组合导航系统 被引量:5
16
作者 孙建峰 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1994年第4期1-4,共4页
─—本文为面向二十一世纪航行技术的发展提出了一种新型而实用的惯性/GPS/天文组合导航方案。文中分别建立了目前在航海、航空、航天领域中最为通用的INS/CNS及INS/GPS两种组合系统的数学模型;详细论述了INS/... ─—本文为面向二十一世纪航行技术的发展提出了一种新型而实用的惯性/GPS/天文组合导航方案。文中分别建立了目前在航海、航空、航天领域中最为通用的INS/CNS及INS/GPS两种组合系统的数学模型;详细论述了INS/CNS及INS/GPS组系统方案的优缺点。本文提出的INS/GPS/CNS组合导航系统是一种具有高精度的定位,测速及姿态的全参数导航系统,具有重要的学术意义和实用价值。 展开更多
关键词 组合导航系统 cns GPS INS 星体跟踪器 组合系统 全参数 二十一世纪 误差角 卡尔曼滤波器
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极区机载SINS/CNS组合导航算法研究 被引量:2
17
作者 宋丽君 段中兴 +2 位作者 赵万良 成宇翔 付强文 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第7期1056-1062,共7页
针对极区“两高两低三复杂”特殊地理环境下,单独使用惯性导航系统无法满足载机全球长航时自主飞行导航精度要求的问题,提出基于格网框架的极区捷联惯性导航系统(SINS)/天文导航系统(CNS)组合导航方案,并对SINS/CNS组合导航系统在中低... 针对极区“两高两低三复杂”特殊地理环境下,单独使用惯性导航系统无法满足载机全球长航时自主飞行导航精度要求的问题,提出基于格网框架的极区捷联惯性导航系统(SINS)/天文导航系统(CNS)组合导航方案,并对SINS/CNS组合导航系统在中低纬度与极区环境下的飞行进行仿真分析。仿真结果表明:中低纬度地区SINS/CNS组合方案同极区SINS/CNS组合方案导航精度基本一致;而且SINS/CNS组合导航在精度和性能等方面明显优于单独子系统,组合导航系统不仅有效抑制了陀螺漂移引起的误差,并且及时修正了系统输出的各项导航参数。 展开更多
关键词 格网坐标系 SINS/cns组合导航 极区导航 极地地区 星敏感器
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适合于航空应用的INS/CNS/Doppler组合导航系统研究 被引量:5
18
作者 金振山 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第2期31-35,共5页
针对无阻尼惯导系统的误差特点,设计了适合航空应用的惯性(INS)/天文(CNS)/Doppler组合导航系统,建立了该组合导航系统卡尔曼滤波模型。仿真试验表明,该组合导航系统能为飞行体提供精确的导航信息。
关键词 航空导航系统 组合导航系统 卡尔曼滤波 INS/cns/Doppler组合导航系统 导航误差
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GPS/SINS/CNS组合导航在航天器上的应用 被引量:2
19
作者 吕家旺 杨军 周春庆 《兵工自动化》 2011年第3期11-13,29,共4页
针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给... 针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。 展开更多
关键词 组合导航 GPS/SINS/cns 航天器
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基于INS/GPS/CNS组合系统的高精度测姿方法 被引量:8
20
作者 尹洪亮 杜红松 郝强 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期136-140,共5页
为改善INS/CNS/GPS组合导航系统输出姿态信息的稳定性,解决传统FKF算法非线性条件下姿态精度发散的问题,提出了一种基于UKF的FKF滤波算法;同时为解决各系统间时间信息不同步造成姿态精度下降的问题,提出了一种工程上可用的时间同步方案... 为改善INS/CNS/GPS组合导航系统输出姿态信息的稳定性,解决传统FKF算法非线性条件下姿态精度发散的问题,提出了一种基于UKF的FKF滤波算法;同时为解决各系统间时间信息不同步造成姿态精度下降的问题,提出了一种工程上可用的时间同步方案,同步精度优于0.5 ms。在实验室条件下,利用INS/GPS/CNS样机和高精度三轴转台搭建验证系统进行摇摆试验,试验结果表明,提出的方法可实现姿态误差值变化在5%以内条件下系统稳定工作一天以上。 展开更多
关键词 INS/GPS/cns组合系统 UKF 时间同步 信息融合
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