一、GNSS/SINS组合SAR运动信息传感器(英文)(论文文献综述)
李婷婷[1](2021)在《双站雷达成像几何与辐射特性分析》文中研究表明双站雷达是指将发射机和接收机分别配置在不同平台的雷达系统。由于其具备可靠性、灵活性、隐蔽性等优势,双站雷达技术在近些年受到了广泛的关注。与仅接收后向散射信号的单站雷达相比,双站雷达能够获取目标多个角度的双站散射信息,有助于目标散射特性分析,极大地增强了对地形和海洋的遥感能力。成像方面,在合适的几何构型下,双站观测能够获得更强的雷达横截面积(Radar Cross Section,RCS)以提高感兴趣区域在最终图像上的可辨识度。此外,双站散射观测还可以避免部分强的后向散射信号,从而改善图像动态范围和信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)。然而,其灵活的构型使得其成像几何特性和辐射特性复杂。鉴于此,本论文主要针对双站雷达成像几何和辐射特性进行了研究。首先针对双站雷达中“双站距离和”的复杂变化进行分析,利用梯度法给出空间二维分辨率的求解公式,并基于双站雷达成像的基本原理和典型时域成像算法的优缺点,进行了加速时域成像算法的研究;其次,基于大双站角,长基线的前向观测模式,分析双站前向雷达的成像特性,并根据理想的成像性能对其几何构型进行了优化;最后对与双站雷达定量化应用紧密相关的辐射特性进行研究,进一步讨论天线辐射方向图效应。论文主要研究内容结论如下:(1)基于双站合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)成像的基本原理以及经典的时域成像算法,提出了一种适用于双站雷达直角坐标系下的改进快速成像算法(Modified Cartesian Fast Factorized Back Projection,MCFFBP)。算法是通过子孔径拆分和方位向子图像分割,借助于二级方位向波数谱压缩器,在直角坐标系中进行图像逐级融合,实现高精度和高效率的成像方法。首先,推导了子孔径图像的频谱表达式,通过驻定相位原理,分析影响波数谱在方位向展宽的原因。针对其展宽的原因进行频谱压缩,提出二级方位谱压缩滤波器,降低了算法采样率对成像场景的依赖性;然后,提供了算法完整的流程以及针对每步算法运算复杂度的分析。最后,利用仿真数据分析了二级方位压缩器对频谱的压缩能力、对噪声的敏感程度以及成像的效果,验证了MCFFBP算法效率和精度的有效性。(2)研究前向双站雷达观测的可能性和局限性,根据预期的成像性能指标,采取混沌粒子群优化算法,对观测几何实施优化,提供最佳的双站几何构型方案。以观测和通信卫星(Satellites for Observation and Communications,SAOCOM-Companion Satellite,SAOCOM-CS)星-星前向观测模式为实例,在空间分辨率和信噪比两个角度研究了前向双站雷达在成像方面的可能性和局限性;结果表明,在前向双站雷达成像中,距离分辨率在某些情况(如前向镜面成像构型)下会大大降低。此外,由于后向和前向双站雷达之间的成像投影规则在成像区域的表达形式不同,目标在前向成像中会产生重影点。为了避免上述问题,在进行前向成像时,必须仔细考虑前向双站成像的观测几何。对于给定成像性能需求的系统,双站雷达运动参数的设计可以视为解决非线性方程组(Nonlinear Equation System,NES)的问题。因而引入改良的混沌粒子群优化算法(Chaos Particle Swarm Optimization,CPSO)求解NES并取得双站观测几何参数的最优解。最后基于选择的参数和时域成像算法,利用仿真数据对优化算法结果的有效性进行验证。相关成果有助于加深对双站雷达成像性能的了解,揭示前向成像构型下的局限性,所得结论为大角度、长基线的双站雷达几何参数的最优配置提供了数据参考。(3)研究天线辐射方向图效应。天线辐射方向图影响主要体现在对双站雷达成像的影响和对双站散射系数估算的影响。论文以高斯天线方向图为例,对这种影响进行了评估。天线方向图对双站成像方面的影响:首先根据成像几何给出含有波束指向误差的天线辐射方向图模型,然后在天线的俯仰方向和方位方向分别增加一次、二次和正弦(高频/低频)三种波束指向误差,讨论不同类型指向误差对双站雷达成像结果的影响。结果表明三种形式的指向误差都会给像素幅值带来影响,且一次、二次、正弦影响逐渐增大;对成像目标响应方位向剖面的影响比对距离向剖面的影响更为严重;高频误差下旁瓣升高明显,低频误差下,主瓣展宽明显。在天线辐射方向图对双站散射系数估算方面的研究:首先,根据雷达方程和基尔霍夫近似,推导出了天线辐射方向图效应下的双站散射系数表达式。然后,讨论了在单站、双站GPS和双站机载三种雷达观测形态下,利用半功率面积代替辐射积分引起的双站散射系数误差。最后,进行了数值分析。结果表明利用双站天线3d B波束宽度在地面的重叠面积近似天线辐射方向图积分会造成散射系数的估计误差:1)单站构型下,该近似造成1.592d B的散射系数误差。2)双站GPS构型下(天线地面椭圆尺寸差距大),散射系数误差可以根据对构型和天线的合理设计控制在预期的阈值内。3)以DLR-ONERA为例的机-机构型下,该近似造成常数近3d B的散射系数误差。由于飞机的轨迹和姿态易受大气条件的影响,因此在机载实验案例中还考虑了运动误差和姿态角对结果的影响。相关成果可以为双站散射系数测量的误差校正及双站散射系数测量的观测几何提供参考。
张月[2](2021)在《地基SAR滑坡监测中的数据融合方法研究》文中研究表明地基合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是近十年发展起来的一种新型微波遥感技术,系统具有穿透力强、恶劣天气下可连续监测等优点,地表形变测量精度可达亚毫米级,在滑坡监测领域具有极强优势。但地基SAR解算形变数据时,由于相位不稳定导致形变结果可靠性低。本文进行永久散射(Permanent Scattering,PS)点选取,筛选相位质量高的监测点,以保证形变解算的可靠性。数据融合是将多种数据信息通过数学整合模型进行融合的一种技术手段,该技术起源于上世纪七十年代,逐渐从军事领域延伸到民用领域。本文通过数据融合手段,结合全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)形变数据、光学图像、数字高程模型等多种异源数据的互补优势,获得多层级、多角度信息,为滑坡灾害监测提供更简单直接的帮助,从而有效辅助灾害预警。本文的主要工作如下:(1)基于平均相关系数和振幅离差双阈值PS点选取针对传统PS点提取方法无法同时兼顾像素点的数量和质量问题,本文联合双阈值法进行PS点选取,并对提取流程参数进行改进。首先,采用平均相关系数阈值法的自适应阈值求取永久散射候选(Permanent Scatter Candidate,PSC)点,保证PSC点的数量;然后,利用振幅离差值的最优参数对PSC点进行二次处理,最终求取数量及质量均较优的PS点。实验结果表明,本文提取PS点在保证像素点数量的前提下,能有效剔除相位质量差、严重失相关的目标,提升形变解算目标的相位稳定性,进而保证地基SAR形变测量结果的准确性。(2)基于牛顿法的地基SAR和GNSS形变融合方法针对地基SAR形变数据解译单一的不足,本文将星载SAR和全球定位系统(Global Positioning System,GPS)形变数据融合的方法,首次应用于地基SAR和GNSS三维形变数据融合中。首先,对GNSS监测点在地基SAR二维网格中的位置进行标定;其次,对GNSS三维形变进行克里金插值,获得地基SAR监测点的三维插值形变;然后,分析地基SAR一维视线方向形变与GNSS三维地形方向的几何关系,构建以地基SAR三维地形方向真实形变为未知量的能量函数;最后,利用直接分析法、牛顿法解算地基SAR真实地形方向形变值,并采用均方根误差进行形变融合质量评价。实验结果表明,本文所用牛顿法解算的三维形变与插值、直接分析法相比精度高、可靠性强,有效提升了地基SAR一维到三维的形变应用能力。(3)基于数字高程模型(Digital Elevation Model,DEM)的地基SAR图像和光学图像融合方法针对地基SAR图像地物散射目标不易识别的缺点,本文提出一种基于数字高程模型的地基SAR图像和光学图像数据融合方法,将不同数据源进行统一坐标变换。首先,利用四参数法进行地基SAR图像二维坐标转换,再利用数字高程模型与其匹配映射,获取三维地基SAR图像;其次,利用像素伸缩变换进行光学图像二维坐标转换,再在数字高程模型下进行区域迭代投影,获取三维光学图像;最后在各数据完成坐标统一的基础上,分别将地基SAR图像及形变数据匹配映射到对应的光学图像上,获得融合结果信息。实验结果表明,本文方法能有效结合二者色彩、形变监测能力、分辨率的互补性,实现地基SAR监测区域目标识别,从而提升地基SAR监测的外部应用能力。
叶楠[3](2020)在《基于卫星-惯导的组合导航的定位方法研究》文中进行了进一步梳理从航海时代开始定位导航设备便成为了人类探索世界必不可少的工具,尤其进入5G数字化信息时代后,这种需求愈加迫切。GPS全球定位系统、北斗卫星均能提供完善的室外定位导航服务,但对于外部环境的依赖性较强;惯性导航系统是一种通过惯性系统测量载体的比力和角速度的自主性导航系统,受环境影响较小,但累积误差大。基于以上因素,本文采用卫星-惯导的组合导航方式,取长补短从而获得性能更好、精度更高的定位效果。目前卫星-惯导组合导航中,通常采用紧组合模型来优化卫星/惯导等各导航定位模块之间的关系,然而该模型得到的是非劣解集,各定位模块独自工作、互不干涉,不能体现各模块主体之间的交互作用,导致形成的定位方案效率较低。因此本文采取合作演化博弈模型,突破多目标优化决策的效率,在兼顾个体理性的基础上实现总体效益的优化,克服传统组合导航定位方法中各定位主体耦合度较低、计算压力大的问题。本文针对卫星信号短暂性失锁及惯导系统长时间工作累积误差等情况,搭建复杂环境下卫星-惯导的组合导航合作演化博弈模型,并通过数值仿真分析不同环境系数变化对系统演化的影响,利用演化博弈方法根据环境系数采用不同的策略来提升导航数据质量、加快数据收敛速度,能够达到性能最优的效果,同时搭建了软、硬件系统平台进行性能测试。本文紧紧围绕基于卫星-惯导组合导航的定位方法研究,做了如下工作:(1)深入研究了组合导航的国内外现状以及演化博弈原理和算法,改进了演化博弈模型并应用于卫星——惯导组合导航系统中,同时进行了组合导航的误差分析;(2)针对卫星-惯导的组合导航系统存在的问题设计解决方案和搭建演化系统系统模型,并且进行方案的可行性分析和演化过程中影响因素的数值仿真及分析;(3)进一步探讨本系统的软硬件系统平台设计,整个系统按照功能划分为四个单元:测量单元、数据处理单元、调试单元和用户单元。硬件方面对系统的各个模块的原理等内容做了充分说明,并对相关电路接口进行了设计;软件方面实现了数据采集及解算、数据预处理、演化策略抉择、数据传输及调试、用户终端显示功能。最后评估该系统平台的实际性能情况,展开了三个独立的实验。实验结果均证明本系统的导航解算方法使两者根据外界环境的变化,智能地采取不同的组合导航方式,使得系统输出更加稳定,而且位置和角度误差一旦发散就迅速收敛且收敛到稳定、可接收的精度范围,满足和适用于长时间的导航需求。本文的工作对于组合导航的定位方法研究具有一定的借鉴意义。
饶浩[4](2020)在《应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究》文中研究说明随着全球海洋探测活动日益频繁,从深远海到陆基间利用卫星通信实现数据中继通信的信息速率要求越来越高。卫星通信终端需要在恶劣的海洋动态环境下将水下载荷获取的监测数据实时回传到岸基,目前不足10 kbps的通信速率已经满足不了诸如图像、视频等观测数据的传输需求。同时,复杂海况下卫星通信终端面临对星跟踪困难的问题,传统“动中通”无法满足高动态下的卫星快速跟踪需求。因此,探究海上高速率卫星通信终端系统和海上卫星快速捕获跟踪技术对我国海洋探测具有重大意义。本文主要开展应用于海上浮标的高速率卫星通信终端的关键技术研究,包括高灵敏度低中频接收机、快速组合导航、高精度卫星载波闭环跟踪、扩频信号快速捕获等技术。论文主要工作和创新点如下:1.用于海上浮标的高速率卫星中继通信技术研究。首先,针对海上浮标高速率通信需求,综合考虑卫星通信链路资源、通信体制、链路预算,分别基于我国中继卫星和天通一号卫星链路资源设计了轻小型化卫星通信终端系统。该终端在国内首次实现海上浮标→空中卫星→地面岸基间2 Mbps的高速率数据传输。其次,为实现终端的轻小型化,提出了一种零中频结构的高灵敏度低中频接收机设计思路,采用射频和数字自动增益控制、高Q值基带低通和数字带通滤波处理,接收机接收扩频带宽为6 MHz,灵敏度为-118 d Bm。最后,终端采用自适应海况条件的码率可变技术和基于大容量存储的时分重传机制,消除复杂海况下链路信噪比恶化,甚至中断带来的数据丢失隐患,确保了海上卫星通信链路的可靠性。2.提出了一种低成本、高精度载波闭环跟踪辅助快速组合导航跟踪方案,四级以内海况条件下,终端能稳定跟踪卫星信号,解决了终端和卫星之间快速建立大回路通信链路的难题。该GNSS/SINS(Global Navigation Satellite System and Inertial Navigation System)紧组合导航系统利用GNSS和SINS伪距和伪距率的冗余参数误差对各自系统误差进行闭环修正,导航精度、抗干扰能力和动态性均优于传统“动中通”采用的松组合导航系统。终端根据卫星载波信号强度对卫星信号进行闭环圆锥扫描跟踪,将卫星通信终端跟踪精度进一步提高到2°,跟踪响应速度降低到20 ms,优于传统“动中通”采用的信标步进跟踪方案。3.提出了一种四路并行PMF-FFT(partial matched filters and fast Fourier transform)捕获算法,用于快速捕获卫星扩频载波信号,给卫星信号闭环跟踪提供信号强度值。相比于传统伪码FFT算法,该算法的捕获时间和最大计算量更小,分别为传统伪码FFT算法的26.5%和46.9%。相比于PMF-FFT算法,该算法将频率分辨率提高了4倍,接收灵敏度提高了1.6d B。并行PMF-FFT算法大幅降低了扇贝损耗,确保了捕获灵敏度。这种算法适应剧烈摇晃的天线在20 ms内快速稳定跟踪卫星信号,确保卫星通信终端在四级海况下快速闭环跟踪卫星。4.完成了通信、跟踪算法及卫星通信终端功能、性能验证分析系统的研究。其中,算法验证平台利用一套FPGA硬件电路实现了并行高速处理基带信号调制解调、编解码、组帧解帧、相控阵波束控制、大容量存储控制等功能。采用基于ARM架构体系的处理环境,实现了高效处理紧组合导航算法、网络协议等功能。算法验证平台集成度高,保证了测试调试工作的便捷。其次,设计和开发了一套用于在性能调试、系统联试和试验现场环节,快速检测S波段海上卫星通信终端关键特性的便携式测试系统。最后,根据卫星通信终端海上大回路通信试验结果,分综合析了湖上和海上试验结果和数据,为优化系统奠定了基础。论文研究的卫星通信终端突破低成本、高精度、快速捕获跟踪技术,能支持海上浮标或其他海洋载体实现与岸基间2 Mbps高速率实时数据通信应用,在军民应用领域具有重要意义。
胡佳[5](2020)在《基于GNSS/SINS的高精度组合导航定位技术研究》文中进行了进一步梳理随着信息技术的深入发展,大家对于导航定位的精准度、可靠性、高动态等要求越来越多。在室外定位方面人们运用的往往是全球卫星导航定位系统(GNSS,Global Navigation Satellite System),2020年我国的北斗卫星导航系统将正式建成,为全球提供服务。即便于此,在实际应用中由于卫星导航本身的一些不足导致单一导航系统存在一定局限性。GNSS与捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertial Navigation System)组成的组合导航系统,不仅可以输出高精度的定位信息还可以全方位的反映载体动态信息,因此在各个领域受到广泛应用。在民用领域中,随着MEMS技术的发展,MEMS惯性传感器以其成本低、体积小的优点使得组合导航得到广泛应用。针对GNSS与惯性导航系统两者优势互补的特性,本文以应用为背景,开展GNSS/SINS组合导航定位关键技术的研究,设计并实现了基于MEMS惯性传感器的松组合导航系统。首先研究了惯性导航的基本原理,主要包括导航常用坐标系以及相互转换公式,欧拉角、四元数、DCM、等效旋转矢量之间的转换公式,详细推导了基于四元数的捷联惯性导航速度、位置和姿态的更新算法以及机械编排算法。对组合导航系统的基础原理进行研究,推导组合导航数据融合方法。其次对惯性传感器的误差模型进行了分析与研究,惯性器件是惯性导航设备中最重要的器件,它的精度直接决定了惯性导航系统的精度,对MEMS惯性器件降噪算法进行了研究,提出一种新的降噪方法并且使用实测数据验证降噪算法,通过Allan方差分析法验证效果。然后研究了基于扩展卡尔曼滤波的GNSS/SINS松组合导航算法,给出15状态松组合拓展卡尔曼滤波器实现方法,对算法进行了仿真测试。在前面所述的基础上,搭建了松组合导航系统的硬件平台,选用了STM32单片机、UBLOX M8N和ADIS16405作为主要器件的设计方案,对硬件电路设计、传感器协议解析进行研究。为了增强对系统数据的直观性以及实用性,基于C#开发了专用上位机软件进行配套使用。最后对组合导航进行了静态实验和动态跑车实验。将实验结果绘制在地图中并对数据进行了详细分析,验证了松组合导航系统的稳定性以及高精确性,具有一定的实用意义以及工程价值。
邱望彦[6](2020)在《面向通用航空的微惯性/GNSS/ADS组合导航信息融合技术研究》文中认为通用航空是民用航空的重要组成部分,我国通用航空的发展对其机载设备研制提出了迫切需求。本文针对通用航空对高精度导航信息需求、导航信息冗余的需求和高精度大气信息的需求,以微小型组合导航系统为研究对象,开展了惯性/卫星/大气多源信息数据融合技术的研究工作。针对通用航空对高精度导航信息的需求,开展了对双天线GNSS/MINS组合导航技术的研究。针对MEMS-IMU误差表现形式复杂的特点,阐述分析了陀螺随机误差的Allan方差和时间序列ARMA模型方法。针对通用航空任务种类多、飞行环境复杂、MEMS-IMU误差特性和动态条件下卫星导航定位数据存在显着时滞的现象,对传统卡尔曼滤波器进行了改进,研究了基于指数渐消因子的带有前馈信息的自适应卡尔曼滤波器,并建立了滤波器模型,仿真试验结果表明双天线GNSS/MINS组合导航算法可适应MEMS-IMU特性和观测数据的动态时滞,比传统卡尔曼滤波具有更好位置、速度、姿态精度。针对通用航空对导航信息冗余的需求,开展了基于大气数据的飞行高度姿态冗余技术研究。分析了气压高度与大气静压关系,采用响应曲面法对大气静压进行补偿,实现导航系统高度信息的冗余。同时,设计了利用大气真空速提高姿态精度的方法,实现导航系统姿态信息的冗余。试验结果表明采用响应曲面法补偿后的大气静压具有很高的精度,可以获得精度较高的高度信息,并且利用大气数据修正航姿系统的算法可以得到精度较高的姿态信息,最终实现高度和姿态的信息冗余。针对通用航空对大气数据攻角侧滑角信息冗余的需求,设计了利用惯导数据对攻角、侧滑角进行融合估计实现攻角侧滑角冗余的方案。利用地速建立了风场模型,在消除杆臂效应的影响后,对真空速进行估计,使融合后的修正攻角平稳、可靠并更加逼近真实值。试验结果表明,融合后的修正攻角、侧滑角可以与真实攻角、侧滑角吻合。针对通用航空对导航系统小型化、轻型化和低功耗的需求,开展了微小型组合导航系统样机的研究。基于系统要求分析,确定了核心传感器与高性能嵌入式导航解算处理器的方案。基于Allan方差和时间序列ARMA模型方法,建立了惯性器件的随机误差模型,构建了系统的软件,完成了样机的搭建,并进行了试验,验证了论文所研究的方法的有效性。
李金星[7](2019)在《面向应用的海面场景电磁散射模型研究》文中研究指明主动式微波遥感技术在复杂海洋环境监测、海上目标探测识别等方面有着举足轻重的地位,深入地开展微波频段海面环境及其上舰船目标的复合散射特性的研究工作有助于理解其回波特征和图像特征,进而为目标探测识别技术提供数据和理论支撑,因此此项研究工作一直是微波遥感领域的重点之一。本文面向实际工程应用,开展了海面及其上目标复合散射建模与特性分析工作,主要研究成果如下:从散射模型简化和几何建模两方面出发,分别提出了两种研究微波频段电大尺寸海面散射特性的方法,即基于面元的简化小斜率近似方法(Facet-based Simplified Small Slope Approximation,FBS-SSA)和基于谱分解/矩阵分解的粗糙面建模方法。对于FBSSSA,其主要思想是基于镜向反射机制和Bragg散射机制对一阶小斜率近似模型进行简化。FBS-SSA突破了原始一阶小斜率近似模型中面元尺寸需要小于八分之一波长的限制,从而实现了海面散射特性的高效分析。此外,与原始方法的数值结果对比表明了FBS-SSA的有效性。对于谱分解/矩阵分解方法,其主要思想为将海谱划分为低频谱和高频谱两部分,利用低频谱生成大尺度重力波成分时,将二维逆傅里叶变换操作分解成两个维度的一维逆傅里叶变换操作,并且由于低频谱成分对应的矩阵尺寸较小,从而显着降低内存消耗。此外,高频谱对应的小尺度波成分的生成可按照不同区域进行。基于此方法生成的粗糙面具有与原始方法一致的谱特性和散射特性,计算结果表明了此方法在不降低计算效率的同时可以显着降低内存消耗并保持计算精度。这两种思想奠定了微波频段粗糙电大尺寸海面电磁散射特性分析的基础。相比于单极化海面回波信号,全极化回波包含更加丰富的信息,因此海面环境全极化散射特性的分析对于海洋环境遥感和目标探测识别具有重要的应用价值。为此,本文分别在二阶小斜率近似、双尺度方法和Bragg谐振散射机制基础上,提出了适用于分析电大尺寸海面同极化和交叉极化散射特性的全极化面元散射模型(Fullpolarized Facet based Scattering Model,FPFSM),使得其可以准确地计算海面的全极化散射特性,并且具有高效率、低存储消耗等优势。对于高海情海面场景,传统的Bragg谐振机制难以解释其在大入射角度下的大极化比、海尖峰等异常现象。为此,本文通过引入破碎波的散射对面元模型进行修正,建立了考虑破碎波影响的高海情海面电磁散射模型。对于本文的破碎波模型,其几何结构是在保留实际破碎波结构的主要散射机制基础上简化而来,其位置分布由斜率判据获得,与实测破碎波覆盖率吻合较好,从而保证了模型的可靠性。此外,由于此模型考虑了风速对破碎波分布的影响,因此适用于不同海况下海面电磁散射特性分析、杂波特征分析中。对于海面及其上目标复合场景散射问题,建立了基于FBS-SSA与几何光学/物理光学(Geometrical Optics and Physical Optics,GO/PO)方法的面元化散射模型,此方法考虑了海面与目标之间的耦合散射作用,因此可以可靠地分析复合场景的散射特征。此外,由于其面元化的思想,使得可以用于复合场景的合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)回波生成和高分辨图像仿真中。在此基础上,结合破碎波几何与散射模型,通过引入散射路径,开展了高海情海面与其上目标复合场景的散射特征分析工作,探究了破碎波存在对耦合散射场和总场的影响。针对实际环境中存在多船目标的问题,在FBS-SSA与GO/PO方法的基础上,建立了超电大场景海面与其上多目标复合散射模型。其中,基于FBS-SSA提出了一种更为高效简便的分析海面直接散射场的方法。对于耦合散射场,依据雷达工作参数与目标尺寸,将海面分割为耦合区域和非耦合区域,显着地降低计算中的遮挡判断数据量并提高计算效率,从而为公里量级海面及其上多舰船目标复合散射特性分析奠定基础。对于海上运动舰船目标,由于舰船的运动使得其SAR图像往往存在着位置偏移、散焦等现象。为消除SAR图像中由于目标运动带来的影响,基于舰船尾迹的持续时间长、存在范围广且与舰船目标运动状态有关等特点,本文结合舰船尾迹反演了目标运动速度并进一步提出了SAR图像校正的方法。由于校正后的图像具有更好的聚焦效果,从而促进海洋环境中舰船目标探测、分类、识别的开展。
邱修林[8](2019)在《桥梁变形监测的无线定位与IMU集成的传感器研究》文中进行了进一步梳理为满足在跨江海、峡谷、建筑群等复杂地形的区域铺设高速公路及高速铁路的要求,我国已建成大量各种各样的桥梁。桥梁在道路交通中扮演着越来越重要的角色,因其造价昂贵、施工复杂以及维护成本高,对桥梁结构建立长期且实时的监测系统具有重要意义。传统的大地测量技术受限于实时性差、精度不足和作业困难等缺点,本文设计并实现了一套基于卫星定位(GNSS)和惯性测量技术(IMU)的桥梁变形监测系统,实现了全天候、实时监测桥梁结构的各项信息。利用GPS和北斗系统的差分定位技术,结合Kalman信息融合算法,采取GNSS/IMU组合定位方式进行桥梁的变形监测。本文主要工作如下:(1)研究并分析了桥梁健康监测的基本模型,结合卫星差分定位原理和惯性定位的坐标理论,构建了GNSS/IMU组合定位的桥梁变形监测方法,并利用ZigBee无线组网技术对监测系统的传感器进行组网和数据传输;(2)详细分析和设计了本系统的软硬件部分,包含GPS/北斗卫星接收机和IMU信息的采集、各类传感器的布设方法、ZigBee扩展板的硬件设计和传输协议栈及节点的软件实现、基于ARM平台接口的硬件和数据处理的软件实现,以及对于整个监测系统中数据存储方案的构建等;(3)基于GNSS/IMU组合定位方式,提出一种改进Kalman滤波的融合定位方法,在融合算法中引入环境信息,通过定义传感器可信域,由隶属函数计算置信水平,从而确定融合权重系数。论文通过采集实际桥梁数据对比传统融合方法和本文改进方法,分析了GNSS/IMU定位在桥梁监测中的性能。结果表明:改进算法排除了误差发散问题;在卫星信号受到影响时,本文定位的可视卫星数平均增加了7个,GDOP值减小了21.83%,定位误差平均减小了1.84cm;(4)完成了监管平台的设计,并实现了监管平台与监测系统的连接,基于润扬大桥变形监测模型测试了监管平台的基本功能,结果表明监管平台可实时显示桥梁监测系统的数据并进行直观图的分析,可为监管人员和用户提供远程的数据访问和相应管理。
高朝晖[9](2018)在《SINS/SRS/CNS自主导航系统设计与CKF算法拓展研究》文中指出高精度自主导航系统与高性能滤波算法,不但是现代飞行器实现精确导航的重要保障,而且是一个国家国防高科技水平发展的重要标志。然而,现有的导航系统在自主性、可靠性和滤波解算精度方面均存在一定缺点,需要进一步研究和提高,以适应我国国防建设对现代飞行器精确导航的需求。光谱红移自主导航作为一种前瞻性的新概念导航方法,不但导航精度高、自主性强、而且实时性好,可为提高航天器导航的自主性、拓展导航手段、实现航天器自主运行提供一种全新的技术手段,因此,该方法受到了导航领域学者的强烈关注。论文主要围绕光谱红移自主导航方法、高精度SINS/SRS自主导航系统设计、SINS/SRS/CNS多源融合自主导航系统设计、组合导航非线性高性能滤波解算方法、组合导航多源信息融合、系统噪声估计和误差补偿等关键技术问题展开研究。主要研究结果和创新性贡献体现在以下几个方面:(1)基于太阳系天体光谱红移测速导航原理,利用太阳系自然天体的光谱红移信息和物体惯性运动定律,设计一种高精度SINS/SRS自主组合导航新体制,建立SINS/SRS自主组合导航系统的原理、方案和数学模型,并进行了仿真实验验证。(2)利用太阳系自然天体的光谱红移信息、物体运动定律和自然天体的天文信息作为导航信息源,采用非线性滤波算法和多源信息融合技术,设计一种高精度SINS/SRS/CNS多源融合自主组合导航新体制。建立了 SINS/SRS/CNS多源融合自主组合导航系统的原理、方案和数学模型;提出了适合该组合导航系统滤波计算的抗差自适应Unscented粒子滤波算法;分别建立了 SINS/SRS组合导航仿真实验子系统、SINS/CNS组合导航仿真实验子系统,以及SINS/SRS/CNS多源融合自主组合导航仿真实验系统,对所设计的组合导航系统的原理、方案、以及所建立的模型和算法进行了实验验证和分析。(3)为了克服容积卡尔曼滤波算法的缺点,提出一种随机加权容积卡尔曼滤波(RWCKF)算法,在该算法中,采用随机加权估计方法,根据各容积点估计误差的不同大小调节权值,将不同的权值分配到各容积点,估计状态预测和量测预测以及误差协方差,有效抑制了状态预测误差、量测预测误差及其误差协方差对滤波精度的影响,提高了导航滤波解算的精度;建立了非线性系统状态预报、量测预报以及它们的协方差、自协方差和互协方差的随机加权CKF估计模型;最后,将提出的随机加权CKF算法分别应用于目标跟踪系统、SINS/SRS自主组合导航系统进行仿真验证和算法性能评估,证明了所提出的随机加权容积卡尔曼滤波(RWCKF)算法的有效性和优越性。(4)针对含有常值噪声的非线性系统的滤波计算问题,提出含有常值噪声的非线性系统的自适应随机加权容积卡尔曼滤波(ARWCKF)算法;建立了非线性系统状态预报、量测预报及其相应的协方差阵的随机加权估计模型。在提出的滤波方法中,将自适应滤波原理与随机加权估计相结合,在标准CKF中插入随机加权因子,自适应地调节容积点的权因子,抑制系统噪声和量测噪声对状态估计的影响,提高非线性系统滤波计算精度。最后,通过仿真实验,对传统的CKF和提出的ARWCKF进行了仿真计算和算法性能分析,证明了提出的ARWCKF的滤波性能和计算精度均优于CKF和随机加权CKF。(5)建立了非线性系统常值噪声的随机加权估计模型,证明了系统过程噪声均值qk和量测噪声均值rk的随机加权估计是无偏估计,而系统过程噪声方差Qk和量测噪声方差Rk的随机加权估计是有偏的,并对噪声引起的误差进行了补偿,对噪声估计的精度进行了评估。本文所做的研究工作及所取得的成果,对提高航天器的导航定位精度和滤波解算精度有重要的应用参考价值。同时,对组合导航系统设计、非线性系统滤波计算、多源信息融合及组合导航系统误差估计和误差补偿也有一定贡献和帮助。研究成果不但可用于提高我国航天器的导航定位精度和滤波解算精度,而且可为提高航空、航海、交通运输等领域运载器的导航定位精度提供借鉴。因此,该研究结果具有重要的理论意义和实际工程应用参考价值。
刘斌[10](2018)在《传递对准与组合导航滤波器优化设计方法研究》文中研究说明近年来国家综合实力逐步增强,为保卫国家领土安全和维护区域和平稳定,我国军队对于提高武器系统性能,特别是武器系统超视距精确打击能力有了越来越高的要求。惯性导航系统作为当前绝大部分导弹武器系统的关键设备,初始对准精度决定了纯惯性状态下导航系统性能。战场态势多变与突发等特点,要求武器系统满足准备时间短、打击精度高和操作使用维护简单等要求,如何通过合理优化系统设计方案以实现武器惯导系统传递对准精度与速度、可靠性与简化操作之间的平衡是惯性技术领域的难点。同时,随着军队实战化要求提高,对低成本高精度武器系统的需求越来越大;我国北斗二代卫星导航系统日臻完善,卫星导航技术的应用不再受到其它国家的制约与掣肘;随着工艺水平的进步,微机械惯性传感器的稳定性和精度逐步提高,使得研发低成本GNSS/INS组合导航系统成为可能。综合上述分析,论文重点对传递对准与组合导航滤波器优化设计方法开展研究,主要研究工作如下:首先,分析证明了两种常用快速传递对准系统模型的相互转换关系,以此为基础,研究了能够抑制机翼挠曲形变的滑翔起飞快速高精度传递对准方法,简化了空中传递对准流程,有利于提高武器系统自动化水平。在分析传递对准线性化系统模型偏差来源的基础上,给出差分姿态观测模型和线性化状态模型偏差直接补偿方法,提高了传递对准精度,使得传递对准误差散布具有更好的各向一致性,满足战术武器系统精度需求。为进一步解决战略武器高精度传递对准问题,提出了一种基于虚拟主惯导基准的传递对准方法,在不改变线性化传递对准系统模型的前提下,仅需略微调整计算流程,即能实现角秒级高精度传递对准,方便工程应用与推广。其次,深入研究了惯性导航传递对准系统优化设计方法。从卡尔曼滤波器带宽特性分析、先验信息及非平稳随机过程对滤波器性能影响等方面着手,考虑到姿态运动特性与传递对准可观测度之间的关系,研究提出了基于姿态频谱与新息序列分析的传递对准自适应卡尔曼滤波方法。通过载体姿态频谱特性分析,搜索匹配滤波器基础参数,利用新息序列协方差分析,动态调节滤波器可变参数,在使系统对非高斯测量噪声具有更强抑制能力的同时,很大程度上解决了新息序列自适应滤波器稳定性欠佳的问题。在传统多模型自适应滤波方法的基础上,为实现滤波器全局稳定和估计精度的优化平衡,结合传递对准状态估计值稳态特性,对多模型自适应卡尔曼滤波器加权融合分配策略进行改良。以状态估计平稳度和状态估计均值二阶中心矩作为对准精度综合衡量指标,构建新的多滤波器加权融合分配因子,从而实现系统综合性能的优化。此外,针对传递对准工程应用中的数据时间延迟问题和精度在线评估需求,研究了以姿态相位协方差为代价函数的传递对准时延处理方法,并推导了传递对准精度在线检验算法,数值仿真给出的误差性能曲线验证了算法的有效性。最后,对低成本GNSS/INS组合导航系统优化设计方法进行了研究。在分析卫星导航误差来源和误差建模分析的基础上,结合对流层延迟与信号传输路径对流层厚度的正相关特性,研究给出了基于对流层延迟自适应估计的多阶卫星导航定位算法。以此为基础,通过分析惯性导航偏差耦合特性,为平衡模型精度、计算复杂度和滤波稳定性,提出了一种新的“水平+航向+高程”分通道联合系统设计方案,并采用协方差成形自适应滤波方法设计组合导航数据融合滤波器,以抑制卫星定位误差时间相关有色噪声对系统精度的影响,提高组合系统长航时导航定位性能。综上所述,论文从分析惯性导航偏差耦合特性和卫星导航测量伪距误差特性出发,以新息序列检验、多模型融合优化和协方差匹配分析为切入点,重点对传递对准和组合导航系统优化设计方法进行了研究,为快速高精度传递对准系统设计和低成本、高精度GNSS/INS组合导航系统设计提供方法与方案参考,具有较强的工程实用价值。
二、GNSS/SINS组合SAR运动信息传感器(英文)(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、GNSS/SINS组合SAR运动信息传感器(英文)(论文提纲范文)
(1)双站雷达成像几何与辐射特性分析(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 双站雷达系统研究现状 |
1.2.2 双站SAR时域成像算法研究现状 |
1.2.3 双站雷达散射系数估算研究现状 |
1.3 论文主要工作 |
1.3.1 研究内容及技术路线 |
1.3.2 论文结构 |
第2章 双站SAR图像的基本特征 |
2.1 双站SAR几何模型 |
2.2 双站雷达方程和散射系数 |
2.2.1 雷达方程 |
2.2.2 散射系数 |
2.2.3 散射系数统计特性 |
2.3 双站SAR图像分辨特性 |
2.3.1 距离向特性 |
2.3.2 方位向特性 |
2.3.3 地面分辨单元 |
2.4 本章小结 |
第3章 双站SAR时域成像算法简介 |
3.1 双站SAR回波信号模型 |
3.2 后向映射成像算法 |
3.2.1 基本原理 |
3.2.2 运算复杂度 |
3.3 快速后向映射成像算法 |
3.3.1 FFBP算法 |
3.3.2 CFFBP算法 |
3.3.3 算法对比 |
3.4 本章小结 |
第4章 改进的快速后向映射成像算法 |
4.1 MCFFBP基本原理 |
4.2 MCFFBP算法流程 |
4.3 运算复杂度分析 |
4.4 数据验证 |
4.5 本章小结 |
第5章 前向双站SAR成像几何限制和优化 |
5.1 二维分辨率分析 |
5.2 信噪比分析 |
5.3 成像几何优化 |
5.3.1 优化参数 |
5.3.2 优化方法 |
5.3.3 数据验证 |
5.4 本章小结 |
第6章 天线辐射方向图效应 |
6.1 高斯天线辐射方向图模型 |
6.2 天线辐射方向图对双站雷达成像的影响 |
6.2.1 天线波束指向误差模型 |
6.2.2 俯仰向天线波束指向误差 |
6.2.3 方位向天线波束指向误差 |
6.3 天线辐射方向图对双站散射系数估计的影响 |
6.3.1 考虑天线方向图的双站雷达散射系数 |
6.3.2 天线辐射方向图因子 |
6.3.3 数值仿真 |
6.4 本章小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 工作总结 |
7.2 研究创新点 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
附录A 高斯天线方向图下的双站散射系数推导 |
附录B 雷达姿态角和波束中心位置转换 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(2)地基SAR滑坡监测中的数据融合方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 地基SAR研究现状 |
1.2.2 数据融合研究现状 |
1.3 关键技术分析 |
1.4 课题来源 |
1.5 研究内容及结构安排 |
2 地基SAR形变测量中的PS点选取 |
2.1 地基SAR工作原理 |
2.1.1 观测模型 |
2.1.2 成像原理 |
2.2 地基SAR形变监测原理 |
2.2.1 基本流程 |
2.2.2 PS选择技术 |
2.3 基于双阈值的PS点选择 |
2.4 实验结果与分析 |
2.4.1 实验信息 |
2.4.2 实验结果 |
2.5 本章小结 |
3 地基SAR和 GNSS形变融合 |
3.1 形变数据简介 |
3.2 形变数据预处理 |
3.2.1 GNSS位置标定 |
3.2.2 GNSS形变插值 |
3.3 形变融合函数模型构建 |
3.3.1 直接分解法 |
3.3.2 牛顿法 |
3.4 实验结果及分析 |
3.4.1 仿真数据 |
3.4.2 实测数据 |
3.5 本章小结 |
4 地基SAR图像和光学图像融合 |
4.1 外部辅助数据 |
4.2 数据统一准则 |
4.2.1 地基SAR图像 |
4.2.2 DEM数据 |
4.3 图像融合流程 |
4.4 实验结果及分析 |
4.4.1 图像三维重构 |
4.4.2 图像融合 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 总结 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文与学术成果清单 |
致谢 |
(3)基于卫星-惯导的组合导航的定位方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 组合导航定位方法研究现状 |
1.2.2 博弈论算法研究现状 |
1.3 课题主要研究内容及章节安排 |
第二章 卫星-惯导组合导航的技术及应用 |
2.1 组合导航定位系统概述 |
2.1.1 常用坐标系及坐标变换 |
2.1.2 惯性导航与卫星定位系统概述 |
2.2 卫星-惯性导航定位原理及应用 |
2.2.1 组合导航系统组合模型 |
2.2.2 组合导航位置姿态解算原理 |
2.3 卫星-惯性组合导航系统设计及误差分析 |
2.3.1 组合导航系统设计方案 |
2.3.2 误差分析 |
2.4 本章小结 |
第三章 博弈论算法的研究与分析 |
3.1 博弈论算法概述 |
3.1.1 博弈论基础知识 |
3.1.2 博弈的基本划分 |
3.2 演化博弈的基本模型 |
3.2.1 复制者动态方程 |
3.2.2 演化稳定策略 |
3.3 演化博弈论算法在组合导航中的应用 |
3.3.1 问题及假设 |
3.3.2 主要影响因素分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 基于演化博弈的组合导航系统方案设计与分析 |
4.1 方案设计 |
4.2 基于演化博弈的组合导航系统模型设计 |
4.2.1 模型搭建 |
4.2.2 卫星演化稳定性策略分析 |
4.2.3 惯导系统演化稳定性策略分析 |
4.3 方案可行性分析 |
4.3.1 演化过程的均衡点求解 |
4.3.2 雅克比矩阵求解 |
4.3.3 演化稳定策略分析 |
4.4 演化过程影响因素仿真及分析 |
4.4.1 初始合作比例对演化策略的影响 |
4.4.2 外界环境因子δ变化对演化策略的影响 |
4.4.3 影响因素分析 |
4.5 本章小结 |
第五章 智能组合导航系统的软硬件设计 |
5.1 系统整体设计思路 |
5.2 系统硬件电路设计 |
5.2.1 核心处理器 |
5.2.2 UM220-III卫星接收机 |
5.2.3 BWT901CL九轴陀螺姿态传感器 |
5.2.4 环境量采集传感器 |
5.2.5 无线通信模块 |
5.2.6 电源电路 |
5.3 系统软件流程设计 |
5.3.1 软件设计整体概述 |
5.3.2 数据采集及解算程序设计 |
5.3.3 数据预处理程序设计 |
5.3.4 演化策略抉择程序设计 |
5.3.5 数据传输及调试程序设计 |
5.3.6 用户终端显示程序设计 |
5.4 本章小结 |
第六章 实验验证及测试结果 |
6.1 系统方案设计 |
6.2 基于演化博弈的组合导航算法仿真实验 |
6.3 室内外环境切换动态实验 |
6.4 静态标定测量实验 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(4)应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词清单 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外发展及现状 |
1.2.1 海上卫星通信资源 |
1.2.2 海上卫星通信终端 |
1.2.3 GNSS/SINS组合导航系统 |
1.3 论文的研究内容、组织结构和主要贡献 |
第2章 浮标端卫星通信终端系统设计 |
2.1 通信体制分析 |
2.2 卫星通信终端系统 |
2.2.1 移动卫星通信终端设计分析 |
2.2.2 GEO卫星链路预算 |
2.2.3 轻小型化卫星通信终端设计 |
2.3 S波段通信机关键技术研究 |
2.3.1 高灵敏度低中频接收机 |
2.3.2 自适应海况码率可变技术 |
2.3.3 基于大容量存储的时分重传机制 |
2.4 本章小结 |
第3章 海上浮标端卫星快速跟踪技术 |
3.1 组合导航卫星跟踪 |
3.1.1 GNSS/SINS紧组合导航 |
3.1.2 卡尔曼信息融合 |
3.1.3 天线波束指向 |
3.2 载波闭环跟踪 |
3.2.1 卫星跟踪技术 |
3.2.2 快速闭环跟踪 |
3.2.3 圆锥扫描跟踪 |
3.3 波束指向控制实现 |
3.3.1 机械伺服控制 |
3.3.2 相控阵波束控制 |
3.3.3 终端波束控制特性 |
3.4 本章小结 |
第4章 卫星信号快速捕获算法 |
4.1 扩频解扩 |
4.2 并行捕获算法 |
4.2.1 伪码FFT并行捕获 |
4.2.2 PMF-FFT算法 |
4.2.3 并行PMF-FFT算法 |
4.3 性能分析 |
4.3.1 接收灵敏度 |
4.3.2 计算复杂度 |
4.3.3 捕获时间 |
4.4 本章小结 |
第5章 算法验证、终端测试及试验验证 |
5.1 算法验证 |
5.2 快速测试系统 |
5.2.1 系统方案设计 |
5.2.2 终端链路测试 |
5.2.3 开发应用 |
5.2.4 现场应用 |
5.3 试验验证分析 |
5.3.1 外场试验 |
5.3.2 快速捕获跟踪性能 |
5.3.3 前向链路性能 |
5.3.4 返向链路性能 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文主要工作 |
6.2 可进一步开展的工作 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)基于GNSS/SINS的高精度组合导航定位技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
§1.1 课题的研究背景与意义 |
§1.2 国内外研究现状 |
§1.2.1 卫星导航研究现状 |
§1.2.2 捷联惯性导航研究现状 |
§1.2.3 组合导航研究现状 |
§1.3 本文研究内容与章节安排 |
第二章 GNSS/SINS组合导航系统基础 |
§2.1 卫星导航基础 |
§2.2 惯性导航基础 |
§2.2.1 常见坐标系及其变换 |
§2.2.2 矢量旋转和坐标系变换 |
§2.2.3 捷联惯导原理与机械编排 |
§2.3 组合导航基础 |
§2.3.1 组合方式 |
§2.3.2 惯性传感器误差模型 |
§2.3.3 数据融合算法 |
§2.4 本章小结 |
第三章 GNSS/SINS组合导航系统滤波与仿真分析 |
§3.1 惯性器件滤波 |
§3.1.1 LMS算法 |
§3.1.2 移动均值滤波 |
§3.1.3 Allan方差分析 |
§3.1.4 改进滤波算法分析 |
§3.2 GNSS/SINS松组合模型 |
§3.3 松组合导航仿真分析 |
§3.3.1 仿真器件参数 |
§3.3.2 仿真分析 |
§3.4 本章小结 |
第四章 GNSS/SINS松组合系统设计实现 |
§4.1 组合导航硬件平台设计 |
§4.1.1 MCU部分电路设计 |
§4.1.2 M8N部分电路设计 |
§4.1.3 惯性传感器部分电路设计 |
§4.2 组合导航软件设计 |
§4.2.1 M8N模块 |
§4.2.2 ADIS16405 模块 |
§4.3 组合导航系统上位机设计 |
§4.3.1 操作界面 |
§4.3.2 软件功能 |
§4.4 本章小结 |
第五章 实验结果 |
§5.1 静态实验 |
§5.2 动态实验 |
§5.3 上位机功能测试 |
§5.4 本章小结 |
第六章 总结展望 |
§6.1 论文工作总结 |
§6.2 未来的工作及展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者在攻读硕士期间的主要研究成果 |
(6)面向通用航空的微惯性/GNSS/ADS组合导航信息融合技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
缩略词 |
第一章 绪论 |
1.1 论文研究背景 |
1.2 国内外研究现状分析 |
1.2.1 通用航空及其导航技术的发展 |
1.2.2 微惯性测量单元的研究现状 |
1.2.3 微小型组合导航系统研究现状 |
1.2.4 多源信息组合导航技术的研究现状 |
1.3 课题研究目的与意义 |
1.4 本文主要研究内容 |
第二章 通用航空双天线GNSS/MINS高精度组合导航方法研究 |
2.1 引言 |
2.2 总体方案设计 |
2.2.1 通用航空对姿态要求分析 |
2.2.2 双天线GNSS方案选择分析 |
2.3 微小型组合导航系统中MEMS-IMU误差分析 |
2.3.1 MEMS-IMU误差特性分析 |
2.3.2 Allan方差法辨识随机误差 |
2.3.3 ARMA时间序列模型 |
2.4 通用航空双天线GNSS/MINS组合导航滤波算法研究 |
2.4.1 带有IMU前馈信息的自适应渐消因子卡尔曼滤波算法 |
2.4.2 双天线GNSS/MINS组合导航模型设计 |
2.5 通用航空组合导航算法仿真与分析 |
2.5.1 仿真方案设计 |
2.5.2 算法仿真与试验结果分析 |
2.6 本章小结 |
第三章 基于大气数据的高度姿态信息冗余算法研究 |
3.1 引言 |
3.2 基于大气参数的高度信息冗余方法研究 |
3.2.1 通用航空对高度要求分析 |
3.2.2 大气参数计算模型研究 |
3.2.3 大气参数静压补偿方法分析 |
3.2.4 基于大气数据的高度冗余策略设计 |
3.3 大气/惯性姿态融合算法研究 |
3.3.1 微惯性航姿系统姿态误差增大机理分析 |
3.3.2 大气数据辅助姿态算法设计 |
3.4 大气数据高度和姿态冗余算法验证 |
3.4.1 基于大气数据的高度冗余方案验证 |
3.4.2 大气数据系统辅助航姿系统算法验证 |
3.5 本章小结 |
第四章 基于惯性辅助的大气参数估计方法研究 |
4.1 引言 |
4.2 基于惯性辅助的风场估计方法研究 |
4.2.1 速度矢量三角形模型 |
4.2.2 惯导/大气风场估计模型研究 |
4.3 基于惯性辅助的攻角、侧滑角估计方法研究 |
4.3.1 惯导/大气攻角、侧滑角估计模型 |
4.3.2 杆臂效应模型研究 |
4.3.3 惯导/大气攻角、侧滑角估计模型优化 |
4.4 基于实际飞行数据的大气/惯导融合试验验证 |
4.4.1 融合算法程序设计 |
4.4.2 基于实际飞行数据的风场估计试验验证 |
4.4.3 基于实际飞行数据的攻角、侧滑角估计试验验证 |
4.5 本章小结 |
第五章 微小型组合导航系统的设计集成与试验 |
5.1 引言 |
5.2 系统总体设计方案 |
5.2.1 导航数据处理部分硬件设计 |
5.2.2 电源硬件设计 |
5.2.3 INS/GNSS时间同步方案设计 |
5.3 微小型组合导航系统样机搭建 |
5.3.1 系统的结构设计 |
5.3.2 电气接口设计 |
5.4 MEMS陀螺和卫星导航接收机的性能评估和模型参数辨识 |
5.4.1 MEMS陀螺的Allan方差分析 |
5.4.2 MEMS陀螺的ARMA模型和参数估计 |
5.4.3 接收机静态误差测量 |
5.5 微小型组合导航系统动态试验分析 |
5.5.1 低速动态试验 |
5.5.2 跑车试验 |
5.6 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 本文工作总结 |
6.2 后续工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(7)面向应用的海面场景电磁散射模型研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
符号对照表 |
缩略语对照表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究概况和发展趋势 |
1.2.1 海面电磁散射建模方法 |
1.2.2 碎浪的电磁散射建模方法 |
1.2.3 海面目标复合场景电磁散射建模方法 |
1.2.4 海面与目标高分辨SAR成像技术 |
1.3 论文的主要工作和内容安排 |
第二章 基于SSA的电大尺寸海面散射模型研究 |
2.1 引言 |
2.2 海面几何模型建立 |
2.3 一阶小斜率近似模型 |
2.4 海面的主要散射机制 |
2.4.1 镜向反射机制 |
2.4.2 Bragg散射机制 |
2.4.3 其他散射机制 |
2.5 基于面元的简化小斜率近似方法 |
2.5.1 基于散射机理简化的小斜率近似方法 |
2.5.2 FBS-SSA的有效性分析 |
2.5.3 FBS-SSA在海杂波仿真分析中的应用 |
2.6 谱分解/矩阵分解方法在电大尺寸粗糙海面电磁散射中的应用 |
2.6.1 基于谱分解/矩阵分解方法方法的粗糙面建模 |
2.6.2 基于谱分解/矩阵分解方法的海面散射特性分析 |
2.6.3 谱分解/矩阵分解方法方法的计算性能分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 电大尺寸海面微波全极化面元散射模型研究 |
3.1 引言 |
3.2 近垂直入射区域二阶小斜率近似的简化实现 |
3.3 基于Bragg散射机制的漫反射区域全极化散射模型 |
3.4 全极化面元散射模型的建立及有效性分析 |
3.4.1 全极化面元散射模型(FPFSM)的建立 |
3.4.2 FPFSM有效性分析 |
3.5 Ka波段电大尺寸海面全极化散射特性分析 |
3.5.1 Ka波段海面NRCS结果分析 |
3.5.2 Ka波段海面多普勒谱特征分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 高海情海面电磁散射模型研究 |
4.1 引言 |
4.2 破碎波位置分布 |
4.3 高海情海面电磁散射模型 |
4.3.1 海面非破碎波电磁散射 |
4.3.2 破碎波电磁散射 |
4.3.3 完整的电磁散射模型 |
4.4 高海情海面电磁散射模型有效性分析 |
4.4.1 NRCS随入射角变化情况 |
4.4.2 NRCS随方位角变化情况 |
4.4.3 NRCS随风速变化情况 |
4.5 高海情海杂波特性及SAR图像仿真分析 |
4.5.1 海杂波非高斯统计特性 |
4.5.2 海杂波距离向相关函数 |
4.5.3 高海情海面SAR图像仿真分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 海面目标复合场景电磁散射模型研究与特性分析 |
5.1 引言 |
5.2 电大尺寸目标电磁散射的GO/PO方法 |
5.2.1 物理光学方法 |
5.2.2 几何光学方法 |
5.2.3 GO/PO方法的实现思路 |
5.2.4 算例验证分析 |
5.3 低海况海面目标复合场景电磁散射建模 |
5.3.1 面元化FBS-SSA与GO/PO混合方法的建立 |
5.3.2 算例验证分析 |
5.3.3 舰船目标复合场景散射特性分析与SAR图像仿真 |
5.4 高海况海面目标复合场景电磁散射建模 |
5.4.1 破碎波与舰船目标耦合散射路径分析 |
5.4.2 高海况海面目标复合场景电磁散射特性分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 超电大海面与多船目标复合场景电磁散射模型研究 |
6.1 引言 |
6.2 FBS-SSA的改进方法及其实现 |
6.3 海上多船场景电磁散射的高效模型 |
6.3.1 耦合区域与非耦合区域的划分 |
6.3.2 目标的直接散射场和耦合散射场的计算 |
6.4 模型的性能分析 |
6.4.1 模型的计算精度分析 |
6.4.2 模型的计算效率和内存消耗分析 |
6.5 海上多船场景的电磁散射特性分析与SAR图像仿真 |
6.6 本章小结 |
第七章 海面及其上运动舰船SAR图像仿真与校正 |
7.1 引言 |
7.2 海面及尾迹复合场景的几何建模与散射场空间分布 |
7.2.1 海面及尾迹复合场景几何建模 |
7.2.2 海面及尾迹复合场景几何建模 |
7.3 海面及其上舰船目标与尾迹复合场景的SAR图像仿真 |
7.3.1 目标运动对SAR图像的影响分析 |
7.3.2 复合场景回波信号生成与SAR图像仿真 |
7.4 基于Kelvin尾迹的舰船速度反演 |
7.5 基于反演信息的SAR图像校正 |
7.6 本章小结 |
第八章 结束语 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(8)桥梁变形监测的无线定位与IMU集成的传感器研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 桥梁监测研究现状 |
1.2.2 卫星定位技术在桥梁监测中应用现状 |
1.2.3 多传感器融合技术在桥梁监测中应用现状 |
1.3 主要研究内容 |
1.4 章节安排 |
第2章 关键技术分析 |
2.1 桥梁变形监测概述 |
2.2 传感器监测技术 |
2.3 卫星定位监测技术 |
2.3.1 定位原理 |
2.3.2 伪距单点和差分定位 |
2.3.3 载波相位差分技术 |
2.4 惯性定位监测技术 |
2.4.1 INS定位 |
2.4.2 DR定位 |
2.5 无线传感器网络技术 |
2.6 本章小结 |
第3章 桥梁变形监测系统的硬件设计 |
3.1 系统总体硬件框架 |
3.2 数据采集系统的硬件设计 |
3.3 数据传输模块设计 |
3.4 基于ARM数据处理模块设计 |
3.5 系统防雷设计 |
3.6 本章小结 |
第4章 桥梁变形监测系统的软件设计 |
4.1 系统总体软件框架 |
4.2 数据采集系统的软件实现 |
4.3 无线组网系统设计 |
4.3.1 ZigBee协议栈 |
4.3.2 协调节点的实现 |
4.3.3 路由节点和终端节点的实现 |
4.4 数据处理系统设计 |
4.4.1 服务系统 |
4.4.2 数据存储系统 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于Kalman信息融合算法的变形监测研究 |
5.1 GNSS/IMU组合定位的变形监测 |
5.2 改进Kalman融合的变形监测算法 |
5.2.1 传统Kalman滤波融合 |
5.2.2 本文改进Kalman滤波融合 |
5.3 基于改进Kalman融合算法的试验与分析 |
5.3.1 试验方案 |
5.3.2 结果分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 监管平台的实现与测试 |
6.1 监管平台主要模块的实现 |
6.2 平台测试方案 |
6.2.1 润扬大桥概况 |
6.2.2 实验监测方案 |
6.3 测试结果 |
6.4 本章小结 |
总结与展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间所发表的学术论文 |
致谢 |
大摘要 |
(9)SINS/SRS/CNS自主导航系统设计与CKF算法拓展研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
缩略词表 |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 INS的发展和研究现状 |
1.2.1 平台式惯导系统 |
1.2.2 捷联惯导式系统 |
1.2.3 旋转式惯导系统 |
1.2.4 混合式惯导系统 |
1.3 天文导航系统的发展和研究现状 |
1.3.1 天文导航的起源 |
1.3.2 传统的天文导航系统 |
1.3.3 基于星敏感器的天文导航系统 |
1.4 光谱红移自主导航新方法 |
1.5 组合导航系统的发展 |
1.5.1 按照导航子系统输出的信息分类 |
1.5.2 按照导航子系统信息交换的程度分类 |
1.6 非线性滤波算法的发展和研究现状 |
1.7 论文研究内容及结构安排 |
1.7.1 主要研究内容 |
1.7.2 结构安排 |
1.8 小结 |
第二章 SINS力学方程与误差模型 |
2.1 引言 |
2.2 SINS导航原理 |
2.3 SINS力学编排方程 |
2.3.1 姿态解算方程 |
2.3.2 速度解算方程 |
2.3.3 位置解算方程 |
2.4 惯性元件误差 |
2.4.1 陀螺仪误差模型 |
2.4.2 加速度计误差模型 |
2.5 SINS误差模型 |
2.5.1 SINS的姿态误差方程 |
2.5.2 SINS的速度误差方程 |
2.5.3 SINS的位置误差方程 |
2.6 小结 |
第三章 光谱红移信息处理技术 |
3.1 引言 |
3.2 光谱红移信息获取方法 |
3.3 光谱预处理技术 |
3.3.1 光谱去噪技术 |
3.3.2 光谱去红移方法 |
3.3.3 静止光谱模板 |
3.4 基于交叉相关匹配算法的红移值求解方法 |
3.4.1 交叉相关算法 |
3.4.2 交叉相关匹配红移测量算法步骤 |
3.4.3 仿真实验结果与分析 |
3.5 光谱红移导航信息获取模块设计 |
3.5.1 航天器三维动态飞行模拟 |
3.5.2 观测光谱最优选取技术 |
3.5.3 光谱红移值解算方法 |
3.5.4 仿真过程与控制 |
3.6 小结 |
第四章 SINS/SRS自主组合导航新方法 |
4.1 引言 |
4.2 光谱红移导航的原理、模型和算法 |
4.2.1 光谱红移导航原理 |
4.2.2 光谱红移导航的模型和算法 |
4.2.3 光谱红移导航的特点 |
4.3 SINS/SRS自主组合导航系统设计 |
4.3.1 SINS/SRS自主组合导航系统原理 |
4.3.2 SINS/SRS自主组合导航系统数学模型 |
4.3.3 抗差自适应Kalmen滤波算法 |
4.4 SINS/SRS组合导航系统仿真实验及分析 |
4.5 小结 |
第五章 SINS/SRS/CNS多源融合自主导航技术 |
5.1 引言 |
5.2 光谱红移自主导航方法 |
5.3 SINS/SRS/CNS多源融合自主导航系统设计 |
5.3.1 SINS/SRS自主组合导航子系统设计 |
5.3.2 SINS/CNS自主组合导航子系统设计 |
5.3.3 SINS/SRS/CNS多源融合自主导航原理和算法 |
5.4 抗差自适应Unscented粒子滤波算法 |
5.5 SINS/SRS/CNS多源融合自主导航仿真实验 |
5.5.1 自主组合导航子系统仿真实验 |
5.5.2 SINS/SRS/CNS多源融合自主导航系统仿真实验 |
5.6 小结 |
第六章 随机加权CKF及其在SINS/SRS组合导航中的应用 |
6.1 引言 |
6.2 随机加权法 |
6.2.1 随机加权法的产生 |
6.2.2 随机加权法的基本思想及其优点 |
6.3 容积卡尔曼滤波(CKF)算法分析 |
6.3.1 非线性系统模型 |
6.3.2 容积卡尔曼滤波算法(CKF) |
6.4 随机加权容积卡尔曼滤波(RWCKF) |
6.4.1 RWCKF算法 |
6.4.2 随机加权因子的确定 |
6.5 仿真实验及分析 |
6.5.1 RWCKF应用于目标跟踪的仿真实验 |
6.5.2 RWCKF应用于SINS/SRS组合导航系统的仿真实验 |
6.6 小结 |
第七章 含有常值噪声的ARWCKF及噪声统计分析 |
7.1 引言 |
7.2 含有常值噪声的非线性最优滤波方法 |
7.2.1 非线性系统模型 |
7.2.2 含有常值噪声的非线性最优滤波(NLOF)方法 |
7.3 含有常值噪声的ARWCKF及噪声统计分析 |
7.3.1 含有常值噪声的ARWCKF算法 |
7.3.2 噪声特性的自适应随机加权估计与统计分析 |
7.4 仿真验证和算法性能分析 |
7.4.1 ARWCKF和CKF计算仿真和性能分析 |
7.4.2 噪声估计精度评估 |
7.5 小结 |
第八章 论文工作总结与展望 |
8.1 总结 |
8.2 今后研究工作方向 |
致谢 |
参考文献 |
作者在攻读博士学位期间发表的论文及参加的科研工作 |
(10)传递对准与组合导航滤波器优化设计方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和问题陈述 |
1.2 惯性导航传递对准技术国内外研究现状分析 |
1.2.1 传递对准技术国内外研究现状 |
1.2.2 传递对准系统性能影响要素分析 |
1.3 GNSS/INS组合导航技术国内外研究现状分析 |
1.3.1 GNSS/INS组合导航方式 |
1.3.2 GNSS/INS组合导航滤波方法 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 参考系统与惯性导航力学编排 |
2.1 引言 |
2.2 坐标系定义与转换关系 |
2.2.1 坐标系定义 |
2.2.2 坐标系间转换关系 |
2.2.3 直角坐标与大地坐标间的转换 |
2.3 惯性导航系统解算模型 |
2.3.1 姿态更新方程 |
2.3.2 速度更新方程 |
2.3.3 位置更新方程 |
2.3.4 惯性测量误差模型 |
2.4 卫星导航系统模型 |
2.4.1 卫星导航系统基础 |
2.4.2 导航卫星位置与速度计算模型 |
2.4.3 卫星导航测量伪距模型 |
2.5 数值仿真分析 |
2.5.1 圆锥运动环境惯性导航数值仿真分析 |
2.5.2 GPS导航卫星轨道模拟数值仿真分析 |
2.6 本章小结 |
第3章 惯性导航传递对准系统建模与分析 |
3.1 引言 |
3.2 传递对准系统状态模型 |
3.2.1 ψ_m角惯导传递对准状态模型 |
3.2.2 ψ角惯导传递对准状态模型 |
3.3 两种传递对准模型转换关系及证明 |
3.3.1 充分性证明 |
3.3.2 必要性证明 |
3.4 改进的传递对准系统观测模型 |
3.4.1 ψ角传递对准差分姿态观测模型 |
3.4.2 ψ_m角传递对准差分姿态观测模型 |
3.5 姿态激励传递对准滤波器设计与分析 |
3.5.1 ψ角传递对准卡尔曼滤波器模型 |
3.5.2 ψ_m角传递对准卡尔曼滤波器模型 |
3.5.3 传递对准卡尔曼滤波器设计 |
3.5.4 传递对准线性化状态模型误差补偿方法 |
3.5.5 数值仿真分析 |
3.6 滑翔起飞航向快速传递对准方法 |
3.6.1 滑翔起飞航向传递对准卡尔曼滤波器模型 |
3.6.2 滑翔起飞航向对准卡尔曼滤波器参数设计 |
3.6.3 滑翔起飞航向安装偏差角计算方法 |
3.6.4 数值仿真分析 |
3.7 本章小结 |
第4章 惯性导航传递对准滤波器优化设计方法 |
4.1 引言 |
4.2 传递对准卡尔曼滤波特性分析 |
4.2.1 卡尔曼滤波器带宽特性 |
4.2.2 先验信息对于卡尔曼滤波器的影响 |
4.2.3 非平稳随机过程对于卡尔曼滤波过程的影响 |
4.3 基于新息的传递对准卡尔曼滤波器优化设计方法 |
4.3.1 基于新息序列的自适应估计 |
4.3.2 新息序列白化处理与白化特性检验 |
4.3.3 基于先验姿态频谱和新息序列的传递对准自适应估计方法 |
4.3.4 数值仿真分析 |
4.4 基于多模型的传递对准卡尔曼滤波器优化设计方法 |
4.4.1 多模型自适应卡尔曼滤波方法 |
4.4.2 改进的多模型传递对准自适应卡尔曼滤波方法 |
4.4.3 数值仿真分析 |
4.5 传递对准系统数据时间延迟处理方法 |
4.5.1 基于姿态相位匹配检测的数据同步方法 |
4.5.2 不同数据时延同步效果数值仿真分析 |
4.6 传递对准精度在线检验方法 |
4.6.1 水平对准精度在线检验方法 |
4.6.2 航向对准精度在线检验方法 |
4.7 本章小结 |
第5章 GNSS/INS组合导航滤波器优化设计方法 |
5.1 引言 |
5.2 卫星导航误差源建模分析 |
5.2.1 卫星时钟偏差与轨道偏差 |
5.2.2 接收机时钟偏差和噪声 |
5.2.3 电离层与对流层延迟 |
5.3 基于对流层延迟自适应估计的改进定位解算方法 |
5.3.1 卫星导航误差源特性分析 |
5.3.2 卫星导航定位解算模型 |
5.3.3 对流层延迟自适应估计定位解算方法 |
5.4 GNSS/INS组合导航滤波器优化设计 |
5.4.1 GNSS/INS组合导航状态模型 |
5.4.2 GNSS/INS组合导航观测模型 |
5.4.3 基于协方差成形的自适应卡尔曼滤波方法 |
5.5 数值仿真分析 |
5.6 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
四、GNSS/SINS组合SAR运动信息传感器(英文)(论文参考文献)
- [1]双站雷达成像几何与辐射特性分析[D]. 李婷婷. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
- [2]地基SAR滑坡监测中的数据融合方法研究[D]. 张月. 重庆三峡学院, 2021(01)
- [3]基于卫星-惯导的组合导航的定位方法研究[D]. 叶楠. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [4]应用于海上浮标的卫星通信终端关键技术研究[D]. 饶浩. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
- [5]基于GNSS/SINS的高精度组合导航定位技术研究[D]. 胡佳. 桂林电子科技大学, 2020(02)
- [6]面向通用航空的微惯性/GNSS/ADS组合导航信息融合技术研究[D]. 邱望彦. 南京航空航天大学, 2020(07)
- [7]面向应用的海面场景电磁散射模型研究[D]. 李金星. 西安电子科技大学, 2019
- [8]桥梁变形监测的无线定位与IMU集成的传感器研究[D]. 邱修林. 江苏科技大学, 2019(03)
- [9]SINS/SRS/CNS自主导航系统设计与CKF算法拓展研究[D]. 高朝晖. 西北工业大学, 2018(04)
- [10]传递对准与组合导航滤波器优化设计方法研究[D]. 刘斌. 哈尔滨工业大学, 2018(01)