2017年, 第16卷, 第6期　刊出日期：2017-12-05

  

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系统与应用
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  一种统一惯性导航方法

  魏宗康, 黄云龙

  导航与控制. 2017, 16(6): 1-4. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.001

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  捷联式和平台式惯性导航系统的导航方程不同:同一惯性测量系统选取不同导航坐标系时,导航方程也不同;各类力学编排形式多样、结构复杂且输出结果具有局限性。针对这些问题,提出一种统一惯性导航方法。惯性导航试验结果表明,基于统一惯性导航方程与基于传统惯性导航方程解算的结果一致,验证了统一惯性导航方程的有效性。
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  晃动环境下组合导航系统精度事后评估算法研究

  陈维娜, 曾庆化, 刘建业, 王慧哲

  导航与控制. 2017, 16(6): 5-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.002

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  海风、波浪、海流等因素会产生舰船的摇摆晃动,从而给舰船导航系统精度带来严重干扰。固定区间平滑滤波处理算法能够利用观测时间间隔内全部观测信息得到状态的最小方差估计,对导航精度进行事后评估。在研究晃动环境下的SINS/GPS组合导航应用平滑滤波算法的相关原理的基础上,首先利用Kalman滤波器进行组合导航,存储相关信息后按时间逆序利用固定区间平滑滤波算法进行事后分析。该方法可以针对不同的海况以及不同的海上作业需求,有效地为组合导航系统精度提供检验标准,考核各种海洋环境下的导航系统精度。
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  一种基于FPGA的雷达导航系统数据高效管理与检索方法

  朱金慧, 狄中泉, 王增利

  导航与控制. 2017, 16(6): 10-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.003

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  传统导航雷达信号采集回放系统中,文件系统构建和管理常基于操作系统,不能满足高带宽数据的实时存储与回放。针对此问题,提出了一种基于FPGA的两级文件管理与检索方法,第一级根据文件信息粗略地定位到文件,第二级根据B码时间等信息定位到具体数据包。利用FPGA的并行处理特性完成信息系统建立、文件系统建立和数据检索,实现了高速海量数据的高效管理与检索。与传统数据管理方式相比,本文所述的数据管理与检索方式占用存储空间小,逻辑简单,易于硬件实现。
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  两种多天线GNSS动态定姿方法的比较

  蔡小波, 许厚泽, 柴华, 丁磊香, 王勇

  导航与控制. 2017, 16(6): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.004

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  针对移动载体对姿态的需求,对两种多天线GNSS动态定姿方法,即直接法和最小二乘迭代法进行了研究。分析了定姿的原理,给出了姿态解算模型。基于车载四天线GNSS的实测数据,分别用两种方法进行了姿态解算,并用同一运动平台高精度惯导给出的姿态作为参考值,对两种定姿方法的精度和可靠性进行了分析和比较。
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  一种新的多星座接收机冷启动可见星搜索算法

  金春杨, 范胜林, 候豆

  导航与控制. 2017, 16(6): 19-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.005

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  为改善多星座接受机冷启动耗时过长的问题,在新的冷启动条件下,分析多星座接收机的冷启动过程,提升可见星搜索效率,并且为了能够应对复杂的遮蔽情况,提出一种新的可见星搜索算法。该算法依据已搜索的可见星缩小剩余卫星的范围,并分为4个阶段,采取不同的处理方法与搜索次序。仿真实验得出结论,在理想与遮蔽情况下,新算法均能有效缩短冷启动耗时。
仪表与电路
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  MEMS环形谐振陀螺闭环系统建模、仿真与参数分析

  王浩, 叶泽刚, 张奇荣, 权海洋

  导航与控制. 2017, 16(6): 25-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.006

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  针对一款数字可配置的MEMS环形谐振陀螺,对陀螺表头和信号处理电路进行数学建模,推导陀螺检测系统指标参数与机电特性参数之间数学关系,为可配置ASIC电路提供理论支撑。通过对实测表头数据和理论模型数据进行对比分析,验证了模型的有效性与准确性。
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  基于离散混沌蝙蝠算法的测试点选择

  慕林芳, 何玉珠, 张景元

  导航与控制. 2017, 16(6): 33-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.007

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  针对模拟电路测试点的选择问题,基于智能优化算法的测试点选择方法相比于传统的迭代法具有一定的优越性,但是仍然存在算法复杂度过高等问题。在深入研究蝙蝠算法(BA)的基础上,采用混沌映射对算法进行优化,并用变换函数将算法离散化,提出一种离散混沌蝙蝠算法(CBBA),将算法应用于测试点选择。通过实验仿真,证明该算法具有较高的准确度,而且与其他算法对比发现,该算法具有更好的性能。
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  干涉式光纤陀螺光纤环互易性温变漂移补偿方法

  杨智杰, 陈国光, 朱宜家, 范旭, 白敦卓

  导航与控制. 2017, 16(6): 39-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.008

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  分析了干涉式光纤陀螺光纤环受温度影响产生零漂误差的机理,对于温变环境下的光纤陀螺输出,在传统线性分析手段的基础上,以互易性为主,把光纤环径向内外温度差以及温度变化率的差作为研究对象,建立了新的多项式零漂评估方法。通过对模型不同幂级次的探寻,寻找到变温情况下的最佳拟合系数并进行仿真补偿,实现了陀螺精度的大幅提高,使得最佳零漂降低为原始输出的20.6%。最后,对拟合系数进行陀螺变温实验验证,证实了该新型温度补偿方法的合理性。
元器件技术
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  双目视觉敏感器的高可靠数据流设计

  魏高乐, 高进, 牛和明, 陈朝晖

  导航与控制. 2017, 16(6): 45-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.009

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  首先介绍了两机结构的航天器双目视觉敏感器(BVS),分析了其通信数据流。针对其内部串口、外部总线通信特性以及BVS特殊运行流程,对数据流进行了整合、优化,确保敏感器的高数据更新率可行性。同时针对复杂通信数据冲突问题,对BVS两个计算机嵌入式软件的流程进行了可靠性改进。实验结果证明,该方法能够确保BVS的长期稳定运行,实现了两套普通单目相机敏感器硬件不变的情况下,仅通过一个串口连接,搭建双目相机。该方法已用于在轨实验中,并可应用于后续所有航天器在轨双目图像实验任务中。
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  一种高精度小型化星敏感器设计

  桑文华, 王刚毅, 赵启坤, 王文璞

  导航与控制. 2017, 16(6): 51-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.010

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  星敏感器是以恒星为参照系,以星空为工作对象的高精度空间姿态测量装置,提供准确的空间方位和基准,具有高精度、无漂移、工作寿命长等特点。针对星敏感器高精度和小体积的应用需求,基于小型化镜头设计、分体式结构、高集成度电路、“FPGA+ARM”软件等内容,提出了一种高精度小型化星敏感器,解决了狭小空间高度集成的小型化问题,实现了测姿0.6″(3σ)的高精度预期目标。星敏感器样机通过了试验考核,性能符合设计要求,具备全天球搜索恒星定姿的能力。
材料与制造
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  惯性器件精密零件微小毛刺去除技术研究

  唐照芳, 徐志强, 张路

  导航与控制. 2017, 16(6): 57-63. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.011

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  针对惯性器件中的外形复杂类零件、通孔交叉孔类零件、特殊材料类零件等微小毛刺去除需求,分析了现有控制工艺方法不足。通过开展高效率、高质量的零件毛刺去除试验,研究了磨粒流去毛刺、磁力研磨去毛刺、强力超声波去毛刺等精密去毛刺新方法对产品质量的影响,分析了先进去毛刺工艺方法的适用性,探索了惯性器件零件去毛刺技术发展方向。
测试技术
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  MEMS惯性器件工程化测试体系研究

  徐国平, 王甫, 乔伟, 周建国

  导航与控制. 2017, 16(6): 64-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.012

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  由于低成本和高可靠性的优势,MEMS惯性器件被广泛用于军事、汽车、消费类电子等领域。但是国内目前无法实现工程化和批量化生产,国产MEMS惯性器件的市场占有率增速缓慢。分析了制约国产MEMS惯性器件工程化的瓶颈,设计了一套用于批量化生产的测试系统,该系统已经过实际生产验证,具有自动化和高效率的优势。该系统能有效降低生产成本,加速解决MEMS惯性器件工程化问题。
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  基于CPCI架构航天器测试设备的故障诊断设计与实现

  陈斌, 王雪涛, 杨扬, 句美琪

  导航与控制. 2017, 16(6): 68-73. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.013

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  基于CPCI总线架构的航天器测试设备可以实现模块化、集成化和通用化设计,有利于测试系统的再次开发、直接沿用以及后续维护。某型号的综合电子和控制分系统地面测试设备采用基于CPCI总线的架构,使用VxWorks操作系统作为核心调度,采取模块化FPGA开发接口和特定功能。提出以监听任务、功能模块、板卡运行时间为检测手段,实现了对系统测试设备故障的诊断,尤其是反作用轮转速模块,软件能自主进行故障处理。在分系统及整星测试的使用过程中,此方法有效提高了设备的可靠度,提高了对星上产品的安全保护,保证整星大型试验的连续可靠运行。此方法对于其他地面测试设备的故障诊断具有一定的借鉴作用。
综述与动态
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  高端MEMS固体波动陀螺的发展与应用

  权海洋, 杨栓虎, 陈效真, 王浩

  导航与控制. 2017, 16(6): 74-82. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.014

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  总结了固体波动陀螺的发展历程,分析了从固体波动陀螺到MEMS陀螺的演化过程。通过对MEMS谐振环陀螺的演化与研制历程进行分析,预测未来高端MEMS陀螺发展方向,推动我国高端MEMS环形固体波动陀螺的研究与应用。
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  自主导航控制及惯性技术发展趋势

  薛连莉, 王常虹, 杨孟兴, 杨功流, 陈效真

  导航与控制. 2017, 16(6): 83-90. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.015

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  从协同化、体系化、一体化适应未来战争的信息化,跨域化、高速化、多用化适应未来战争的立体多维化,自主化、平台化、小型化适应未来战争的无人智能化3个方面概述了未来战略新常态下武器装备对自主导航控制的需求,进而对自主导航控制这一概念进行了简要概述。从精确打击入手,阐述了惯性技术对自主导航的重要性,提出惯性技术是自主导航控制的核心。最后,从惯性器件、惯性传感技术、惯性测试、新功能材料、新兴算法和软件技术等方面分析总结了惯性技术的发展趋势,并对我国惯性技术的发展提出了一些建议。
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  石墨烯用于惯性器件轻质功能结构的探讨

  严小军, 董蓉桦, 陈效真, 武高辉, 王亚军

  导航与控制. 2017, 16(6): 91-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.016

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  石墨烯(Graphene)在2004年被首次发现,2010年两位英国科学家因此获得诺贝尔奖。石墨烯技术研究被世界各国提升至战略高度,成为最热门研究领域之一,在锂离子电池、传感器、功能涂料、复合材料等领域不断取得丰硕成果。针对惯性技术轻质功能结构件的应用需求,通过对石墨烯材料技术特征和国内外应用现状进行梳理,结合惯性行业特点,对石墨烯作为惯性器件轻质功能结构材料的应用发展进行了探讨。
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  全源定位与导航的发展与建议

  宋丽君, 薛连莉, 董燕琴, 吴亚明, 陈效真

  导航与控制. 2017, 16(6): 99-105. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.017

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  介绍了全源定位与导航项目(ASPN)与定位、导航与授时(PNT)体系之间关系,概述了ASPN项目的研究背景、目标、技术指标及发展历程等,继而分别重点阐述了全源定位与导航系统的各项关键技术、导航系统当前面临的5大挑战,最后结合我国全源定位与导航的发展现状,提出了4点建议。
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  冷原子干涉陀螺仪技术专利分析研究

  李明泽, 褚鹏蛟, 张超

  导航与控制. 2017, 16(6): 106-112. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2017.06.018

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  冷原子干涉陀螺仪是下一代超高精度陀螺仪的重要发展方向,有望在新一代惯性导航技术中开辟全新的技术途径。冷原子干涉陀螺仪在高性能武器和深空探测等领域有广泛的应用前景,首要应用方向是最高价值的战略级大型武器平台,包括弹道导弹、战略核潜艇、远程战略轰炸机等。围绕冷原子干涉陀螺仪的相关技术进行专利分析研究,包括技术分布、申请趋势、申请区域和重点申请人分析,旨在了解该技术领域的技术发展现状和分布情况,并通过对重点专利的解读,预测该技术的发展趋势,并对我国冷原子干涉陀螺仪技术的发展提出建议。