2017年, 第16卷, 第5期　刊出日期：2017-10-05

  

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系统与应用
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  基于软件的GNSS转发式欺骗系统的仿真实现

  戴伟昊, 许睿, 刘建业, 丁梦羽, 祁雅

  导航与控制. 2017, 16(5): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.001

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  根据软件接收机与转发式欺骗系统的基本理论,基于软件设计了GNSS转发式欺骗系统,生成了单通道的真实、欺骗和混合信号,设置了不同的干信比和延时距离,并合成了多通道信号。通过仿真,分别在捕获阶段、跟踪阶段与定位结果阶段验证了该基于软件的GNSS转发式欺骗系统的正确性与可靠性。
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  基于Doppler估计的弹载接收机抗欺骗干扰研究

  王雪冬, 吴盘龙, 恽鹏

  导航与控制. 2017, 16(5): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.002

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  GNSS接收机在军用方面尤其是高精度制导武器中的应用日益增强。针对卫星信号易受敌方欺骗信号干扰的问题,设计一种基于Doppler频率估计的弹载接收机抗欺骗干扰的方法。首先分析了欺骗干扰和真实信号的Doppler变化特点;然后在捕获阶段利用残留信号检测存在欺骗干扰的卫星编号;最后根据弹载的高动态特性,在跟踪阶段采取扩展Kalman滤波器(EKF)进行载波Doppler频率估计,并根据Doppler变化的相似性提取出欺骗信号。通过仿真实验验证,该方法可以有效排除欺骗信号的干扰。
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  基于计算机视觉/GPS/MG姿态测量的盲人行走组合导航方法研究

  贾文渊, 魏彤

  导航与控制. 2017, 16(5): 13-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.003

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  电子导盲辅助装置(ETA)是解决盲人出行困难的重要手段,而导航是ETA的关键技术。现有的ETA主要用GPS来定位定向,但在城市环境中经常存在GPS信号遮挡导致导航信息丢失的问题。针对该问题,利用视觉导航短时间内定位精度高,输出连续的优点以及MG(Magnetic Gravity)姿态测量可补偿姿态积累误差的优点,提出一种基于视觉、GPS和MG姿态测量的盲人行走组合导航算法。该方法构建系统误差模型并以Kalman滤波为框架。仿真和实验结果表明,提出的组合导航算法准确度优于单独的导航算法,满足盲人户外安全出行导航的需求。
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  一种线运动扰动环境下基于惯性凝固系抗干扰自对准优化算法研究

  吉云飞, 牟玉涛, 姬占礼

  导航与控制. 2017, 16(5): 21-27. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.004

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  传统惯性凝固性对准技术可有效隔离角运动干扰环境对捷联惯导自对准精度的影响,但对线运动环境下的抗干扰能力不足。据此,在深入分析线运动干扰对捷联惯导惯性凝固系下自对准精度影响途径之上,对线运动干扰环境划分为速度周期波动、突跳以及速度短期线性漂移。提出采用积分降噪、载体惯性系速度递推拟合与基于带遗忘因子递推最小二乘的速度慢漂提取技术相结合的抗干扰自对准优化算法,并进行了试验验证。试验结果表明,本算法可在5min内实现1.3mil的抗干扰自对准精度。
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  一种新的激光捷联惯导系统级温度补偿方法

  陶彧敏, 唐百胜, 雷旭亮, 陆煜明, 王媚娇

  导航与控制. 2017, 16(5): 28-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.005

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  激光捷联惯导工作时,惯组内的温度会随着时间不断升高,引起惯性器件标度因数和零偏的变化,从而无法满足惯组在全温范围内工作。因此,有必要采取相应措施来减少温度带来的误差。提出一种通过3次样条插值法建立初始模型,不断迭代计算模型偏差修正样条曲线的方法,确立激光陀螺和石英挠性加速度计的温度误差模型存入DSP中,最终由导航计算机实现惯组输出的实时补偿。通过标定和静态通电验证了模型的正确性和重复性,为进一步提高惯导精度奠定了基础。
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  基于模糊PID算法的六自由度并联机构控制研究

  杨靖一, 黄山云, 丁祝顺, 荆龙宾

  导航与控制. 2017, 16(5): 33-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.006

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  针对六自由度并联机构难以实现高精度及快速响应的问题,分析六自由度并联机构模型,提出基于模糊PID的六自由度并联机构的控制算法。介绍了六自由度并联机构的运动学反解模型及机械系统模型;在此基础上确定模糊算法的模糊语言变量、隶属函数和模糊规则,完成了六自由度并联机构模糊PID控制器的设计。针对一组PID控制参数进行了仿真和实验,结果表明,加入模糊算法的PID控制提高了系统的动态响应特性及运动精度。
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  基于区域的卷积神经网络在空对地车辆检测中的应用

  彭玮航, 王轲, 刘少鹏, 丁祝顺

  导航与控制. 2017, 16(5): 40-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.007

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  针对传统空对地车辆检测算法在光照变换、场景变化时检测效果不佳的问题,提出了基于区域卷积神经网络Faster RCNN模型的空对地车辆检测方法,介绍了Faster RCNN模型以及模型训练过程。实验结果表明,基于Faster RCNN的空对地车辆检测方法是可行的,对不同光照和场景下的车辆检测可以取得较好的效果。
仪表与电路
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  MEMS冗余惯组小幅值故障检测的PCA算法设计和优化

  韩强, 李保国, 陈克川

  导航与控制. 2017, 16(5): 47-51. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.008

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  当组成冗余惯组的陀螺为MEMS陀螺,而故障又为幅值比较小的阶跃故障时(仿真发现,阶跃故障幅值为陀螺噪声方差的10倍左右大小时),使用以往的PCA故障检验方法,陀螺噪声会造成故障检测的困难。针对这种情况,提出了MEMS冗余惯组小幅值故障检测的PCA(Principal Component Analysis)算法设计和优化的方法,在以往PCA算法的基础上结合假设检验算法,考虑了陀螺噪声的影响,降低了MEMS陀螺噪声对故障检测的影响。通过仿真验证,证实了本文算法比以往PCA算法具有更高的检测准确性和灵敏度,这对于提高整个系统的可靠性具有重要意义。
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  三浮陀螺仪沿输出轴误差系数D_O的产生机理分析

  王永彤, 朱志刚, 邓忠武, 陈瑞霞

  导航与控制. 2017, 16(5): 52-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.009

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  目前,三浮陀螺仪误差模型包含沿输出轴的一次项误差系数D_O,该误差项尚无明显的物理意义,但D_O的标定结果在0.0002(°)/(h·g)~0.015(°)/(h·g)。针对三浮陀螺仪的结构特点和测试方法分析了D_O的产生机理,通过调整安装误差角的试验说明安装误差角带来的天向地速和一次项分量会影响D_O,因此系统在选用陀螺误差模型时,需关注由测试方法带来的误差。同时,陀螺在设计、生产和调试过程中对安装误差角的影响应予以重视。最后用统计检验的方法说明D_O对误差模型的线性影响不显著,为系统选取陀螺误差模型提供依据。
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  三维随机振动环境下MEMS加速度计输出特性分析

  孙丽艳, 张帅, 李鹏, 张宏彬, 陈东海

  导航与控制. 2017, 16(5): 58-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.010

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  对MEMS惯性测量单元进行了三维随机振动试验,初步探讨了MEMS惯性测量单元在三维振动试验条件下的故障模式:3个轴的MEMS加速度计均出现了零位偏移,该现象在单轴振动试验环境中并没有出现。从理论和仿真分析了该现象产生的机理,提出了解决办法并通过了试验验证。结果表明:三维振动比单轴的振动更能接近真实的振动环境,结构被激发的模态更丰富。通过采取措施,减小了加速度计的零偏值,从9.4m/s²降至1.97m/s²。
元器件技术
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  数模转换器毛刺对光纤陀螺相关检测的影响分析

  丁江婷, 潘雄, 张辉

  导航与控制. 2017, 16(5): 63-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.011

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  数模转换器(DAC)是全数字闭环光纤陀螺反馈通道的重要部件,DAC的毛刺特性会对光纤陀螺的调制解调结果产生影响。基于DAC中值毛刺特性建立了光纤陀螺反馈回路的非理想调制方波模型,分析了调制频率与本征频率不同时DAC毛刺在干涉信号中产生的各类周期干扰信号。利用周期干扰信号的Fourier级数推导出了DAC毛刺造成调制解调误差的数学模型,仿真分析了数模转换器毛刺的宽度、高度,光纤陀螺调制频率、本征频率及放大电路的增益带宽对陀螺解调误差的影响。最后,通过开环实验验证了DAC毛刺对光纤陀螺调制解调的影响。
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  惯性平台中星敏感器安装误差标定方法研究

  陈伟雄, 王林, 郑涛, 王立哲

  导航与控制. 2017, 16(5): 71-75. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.012

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  提出了一种基于星光/惯性平台系统中星敏感器安装误差的地面标定方法,利用高精度的星模拟器,模拟远处恒星,将星敏感器主光轴对准星光,通过测量恒星与平台台体六面体的位置坐标,经过坐标转换后,对比得到星敏感器在惯性平台中的安装误差。实验数据表明,该方法可准确测量出星敏感器在星光/惯性平台中的安装误差角,实现误差的精确标定。
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  基于永磁无刷电机磁场定向控制的平台伺服控制设计

  唐百胜, 蒋鸿翔, 朱娜, 王媛媛

  导航与控制. 2017, 16(5): 76-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.013

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  介绍了基于永磁无刷电机(Brushless DC Motor, BLDC)和磁场定向控制(FOC)的平台伺服控制系统方案。阐述了一种基于FOC的伺服控制设计方法,描述了嵌入式系统的硬件与软件实现。通过实测对比了BLDC采用FOC方法与三相六拍法时伺服控制系统的转速波动情况,结果显示采用FOC显著提高了基于BLDC的伺服控制系统性能。
测试技术
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  卫星通信设备抗直升机旋翼遮挡技术测试验证方法研究

  阮先丽, 肖妮

  导航与控制. 2017, 16(5): 81-85. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.014

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  抗旋翼遮挡技术是直升机载卫星通信设备的核心技术。根据直升机载卫星通信系统旋翼遮挡的特点,分析研究了直升机无遮挡通信时间比率与直升机航向和卫星波束入射角的关系,以此分析设计了试飞方案。发现了抗旋翼遮挡技术的重大设计缺陷,并通过试飞中的测试数据对抗旋翼遮挡算法进行了优化改进,有效实现了抗旋翼遮挡技术的有效性验证,达到直升机载卫星通信设备定型试飞的目的,为后续该类型设备的试飞奠定了扎实的理论与实践基础,具有较高的工程应用价值。
综述与动态
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  可重复使用飞行器导航制导控制技术展望

  王国庆, 郭建国, 周军, 张月玲

  导航与控制. 2017, 16(5): 86-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.015

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  针对当前可重复使用飞行器的发展现状,总结了其特点、优势和发展趋势。通过飞行任务,分析了可重复使用飞行器所面临的复杂环境特性和飞行控制特性。从飞行控制角度出发,概括了可重复使用飞行器导航制导控制所面临的技术挑战,包括高精度导航技术、多约束航迹优化技术、再入段和能量管理段的制导技术以及强耦合强不确定强鲁棒姿态控制技术等。最后,针对技术挑战,对可重复使用飞行器导航制导控制技术提出了若干建议。
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  高性能产品(零件)制造技术特征现状的研究分析

  陈白帆, 陈汐, 林飒, 苏磊, 赵蕾

  导航与控制. 2017, 16(5): 91-96. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.016

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  系统分析各类高性能制造以注重零件的几何尺寸精度所带来的问题,即在具备超精密、高精度加工能力后,由“合格的高精度零件”装配出的产品至今依然还是合格率低、参数稳定性差的本质内因。首次从零件制造微观角度提出了产品生产合格率低、参数稳定性差是由零件表面微观特征与产品技术特征非匹配性导致的,提出了全新的产品制造理念,从注重零件的几何尺寸精度向关注零件制造微观工艺特征与产品技术特征的匹配性和符合性转变。形成和建立起我国自主创新的高性能产品制造思想和产品制造工艺技术体系,才能从根本上解决产品生产制造合格率低、参数稳定性差等问题,才能形成有继承性、可持续、稳定的产品制造技术体系,而这一切是工业4.0制造模式无法解决的。
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  MEMS陀螺阵列技术研究进展

  沈强, 刘洁瑜, 汪立新, 王琪

  导航与控制. 2017, 16(5): 97-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.017

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  MEMS陀螺仪体积小、功耗低的优点扩展了惯性器件的应用领域,对于制导武器的小型化具有重要的意义。但国内MEMS陀螺仪精度相对偏低、噪声大,这限制了它在高精度军事领域的应用。陀螺阵列可以利用冗余信息有效提高MEMS陀螺的精度,实现低精度陀螺的高精度应用,而不需要技术和工艺的突破。介绍了MEMS陀螺阵列的基本原理,总结了陀螺阵列近年来的研究进展。在此基础上,提出了陀螺阵列的4大关键技术:陀螺冗余系统配置,误差分析、建模与标定,故障诊断以及信息融合。最后,分析了陀螺阵列的发展特点以及研究重点,给出了MEMS陀螺阵列技术未来的发展思路。
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  智能导弹武器系统综述

  槐泽鹏, 佟泽友, 梁雪超, 陈铁彪, 白斌

  导航与控制. 2017, 16(5): 104-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.05.018

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  人工智能技术的发展给传统导弹武器系统带来新的发展思路,各分系统人工智能技术的应用以及新的智能作战指挥思想都必将取代现有的导弹武器系统。给出了智能导弹武器系统的定义,介绍其组成部分,阐述了智能导弹武器系统关键技术和典型型号,展望了智能导弹武器系统的发展前景。