摘要：采用捷联惯导/卫导松组合导航系统的低成本制导弹药在执行任务时,卫星导航信号闪烁、断续、丢失等情况时有发生,严重降低了导航精度。为解决卫导信号短时缺失条件下的精确导航问题,提出了一种基于虚拟运动状态预测和自适应卡尔曼滤波器的卫导信号补偿导航方法。首先,建立卫导接收机正常工作时的状态与量测方程,构建三维空间下弹药制导过程的动力学模型。其次,根据制导律与动力学特性预测制导弹药的虚拟运动状态,并将其输入卡尔曼滤波器,在一定程度上替代卫导信号。最后,设计一种自适应卡尔曼滤波器,该滤波器可根据新息序列实际协方差与理论协方差的不匹配度自动调节增益。仿真结果表明,在卫导信号短时缺失的情况下,相比基于扩展卡尔曼滤波器的松组合导航方法,所提方法可将平均定位精度提升55%以上,为卫导信号短时缺失条件下的组合导航提供新思路。

摘要：为了进一步提高工程应用中扩展卡尔曼滤波器的实时性及通用性,提出了基于具有高度并行性特点的现场可编程逻辑阵列(FPGA)实现扩展卡尔曼滤波器的方案。依据其并行运算的特点,设计了扩展卡尔曼滤波并行运算流程,有效缩短了运算时间。针对矩阵乘法、状态机设计等难点提出优化实施方案,并采用模块化的设计方法进行了系统软件架构设计,使其更加易于进行测试与升级。最后通过与数值仿真结果进行对比分析,验证了本设计具备良好的运算精度,且有效提高了系统实时性。

摘要：针对高旋弹用MEMS-IMU在传统标定方法中不能全面激活误差,且存在标定流程复杂、标定效率低的问题,设计一种高旋弹用MEMS-IMU自动标定系统和方法。首先分析了高旋弹用MEMS-IMU输出特性,构建误差模型,设计十二位十八速的标定方案,并优化转台转动方案。通过自动标定系统,实现高旋弹用MEMS-IMU的自动标定。实验结果表明,该方法能实现对高旋弹用MEMS-IMU的自动标定,MEMS陀螺仪滚转、俯仰和偏航轴精度较传统方法分别提升98%,72%,73%以上;MEMS加速度计三轴精度分别提升53%,47%,7%,同时整个标定流程时间大幅减少,提高了标定效率。

摘要：针对蛇形机器人姿态解算问题,陀螺存在漂移特性,加速度计的测量值包含重力加速度和运动加速度,磁强计易受周围环境地磁干扰,并且蛇形机器人采用嵌入式微处理器,需要减少计算量。设计了用互补滤波器来实现惯性传感器的数据融合,用四元数进行姿态解算的方法。经过实验验证表明:采用互补滤波和四元数进行姿态解算能有效融合各个惯性传感器的数据,计算量小,能够满足蛇形机器人对精度和实时性的要求。

摘要：针对多飞行器目标齐射问题,提出一种基于事件触发机制的有限时间一致性协同制导方法,通过事件触发机制减少控制指令生成与通信频次,进而降低了信道负载,提升了通信效率与可靠性。首先,设计了两阶段制导律,第一阶段使各飞行器的中间变量一致性误差收敛至一小区间,第二阶段利用三维比例导引律完成制导。其次,将多飞行器系统制导动力学模型整理为二阶多智能体动力学系统,并通过设计终端滑模面将其降阶为一阶多智能体动力学系统。最后,基于事件触发机制,分别设计了集中式与分布式一致性制导方法。理论分析与仿真结果验证了上述方法的有效性、有限时间收敛性与Zeno现象规避性。

摘要：针对微小型金属壳谐振陀螺金属谐振子的激励需求,提出一种非接触式静电力的高压激励电路。通过分析陀螺敏感器件的结构和工作模式,建立静电力模型。采用直流逆变电路转换高压的方法实现高频高压激励的输出,首先通过闭环推挽式升压电路产生正负高压,然后直流逆变电路采用PWM信号驱动正负高压交替输出并滤波,最终实现直流逆变为高频高压输出。通过构建电路仿真模型验证设计的可行性,对比不同截止频率对输出的影响。仿真结果表明,频率为200 kHz,幅值为500 V的高压高频输出,最佳截止频率为350 kHz,输出差值百分比为17.67%。最后经过实物制作与测试,证明该静电激励电路可稳定产生正弦高压激励金属谐振子。

摘要：针对高超声速飞行器刚性-弹性耦合动力学特性诱发的再入姿态稳定控制难题,提出了一种具有有限时间收敛功能的自适应积分Lyapunov控制方法。建立了刚性-弹性耦合动力学模型,将弹性模态与外部不确定性视为归一化扰动,构造辅助误差补偿子系统。设计自适应律跟踪归一化扰动,可使姿态跟踪误差在有限时间内收敛,同时增强积分Lyapunov控制方法的鲁棒性。此外,为解决传统反步法控制的“微分爆炸”问题,引入一阶线性滤波器,避免了直接求导,得到了平滑且可执行的控制指令。仿真结果表明:所提控制方法在气动参数摄动±20%的条件下,实现速度跟踪误差不大于0.1 m/s,高度跟踪误差不大于0.5 m,可有效抑制弹性模态和外部扰动对姿态控制的不利影响。

摘要：针对采用捷联导引头的制导弹药受视场范围约束和末端角约束的制导问题,利用偏离追踪制导与圆弧制导相结合的方法,设计了满足多约束条件的制导律;通过研究并简化导弹的运动模型,利用视角控制与碰撞几何原理,获得了制导指令与视角控制指令;并通过数值仿真验证了该制导律的可行性,为全捷联制导弹药在多约束条件下的制导方案提供了理论基础。

摘要：针对狭小空间下灾难救援人员运动状态感知困难的问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)+长短期记忆网络(LSTM)的人体运动识别(HAR)方法,设计了一种可运行于嵌入式微控制器单元(MCU)的HAR系统。系统使用佩戴于胸口的三轴加速度计及陀螺仪传感器作为数据输入,研究了卷积核数量和LSTM细胞数量对网络的影响,构建了HAR的深度学习模型。同时,针对存储占用、计算负荷和功耗对网络进行了优化与转译,并在嵌入式设备验证。结果表明:该系统可稳定运行于微控制器单元且对人体运动状态具有良好的识别精度。

摘要：由于高动态GNSS接收机数据更新率高、数据量大,因而对高动态GNSS接收机导航数据采集的完整性提出了很高要求;针对上述要求,对高动态GNSS接收机导航数据采集完整性进行研究,设计了定时、事件触发和双缓冲3种导航数据采集方法;由于数据截断问题,定时方法的数据丢帧率为15.72%,适用于数据量少、更新率低的环境;事件触发方法虽然有效避免了数据截断,但由于缓冲区溢出,导致数据丢帧率为11.88%,适用于短时数据采集的环境;双缓冲方法有效解决了数据截断和缓冲区溢出问题,丢帧率为0,适用于高动态环境;最后,将双缓冲采集方法在高动态GNSS接收机导航数据采集中应用,结果证明所设计的采集方法能够高效完整地采集数据。