高精度伪卫星多机协同多源异步融合与自主导航问题研究-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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高精度伪卫星多机协同多源异步融合与自主导航问题研究

项目名称：高精度伪卫星多机协同多源异步融合与自主导航问题研究
项目类别：面上项目
批准号：61174193
申请代码：F0303
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2012-01-01-2015-12-31

项目负责人：高社生
负责人职称：教授
依托单位：西北工业大学
批准年度：2011

中文摘要：

卫星导航中的空基区域增强系统的提出，是对局域和广域增强系统的有效扩充。空基伪卫星在理论上用4个空中定位站提供定位信息，要求4个运载平台保持良好的几何构型。而伪卫星在空间并非绝对静止，一个运载平台的位置误差会带来4颗星几何构型的改变。因此，4个运载平台的协同作业与伪卫星位置误差的修正是研究的难点。多机协同作业是伪卫星保持良好几何构型的关键。随着协同理论的日趋完善，多机协同作业的相关研究越来越受到关注。风场作为一个飞行环境，是影响伪卫星协同运动品质的重要因素。实时风场估计是航空及大气气象领域的研究难点。此外，智能化多源异步融合是未来信息融合技术的重要发展方向，为了实现伪卫星自主组合导航，智能化多源异步融合与信息实时处理也是伪卫星自主导航的关键技术。因此，本项目研究伪卫星自主组合导航中的多机协同作业、风场实时估计、智能化多源异步融合与信息实时处理技术，希望能为提高伪卫星的定位精度寻求新途径。

中文主题词：伪卫星；多机协同；风场估计；多源异步融合；自主导航

英文摘要：

pseudolite；multi-vehicle collaborative work；wind field estimation；multi-source asynchronous fusion；autonomous navigation

英文主题词： pseudolite；multi-vehicle collaborative work；wind field estimation；multi-source asynchronous fusion；autonomous navigation

结论摘要：

卫星自主导航新体制新方法研究，是当前航空航天领域研究的热点前沿问题之一。伪卫星作为卫星导航的有效扩充和重要增强手段，得到了导航领域众多学者的强烈关注和高度重视。为了提高伪卫星的定位精度，本项目研究了高精度伪卫星多机协同作业、风场实时估计、智能化多源异步融合与自主导航问题。提出了一种基于神经网络的伪卫星多机协同编队控制方法，建立了伪卫星编队系统的通信网络拓扑模型，得到了通讯网络信息流同步的方法；建立了伪卫星定位精度与几何精度衰减因子(GDOP)的关系，获得了伪卫星独立组网的最佳几何布局，通过优化GDOP提高了伪卫星的定位精度；提出了用最小二乘UKF对伪卫星位置误差进行修正，建立了伪卫星空中基站的位置误差与用户定位精度的影响关系；建立了一种新的含有时变系数、噪声为随机游走过程的风场模型，得到了不同风场估计精度对伪卫星导航定位精度影响的定量关系；提出用新兴的随机加权估计算法对组合导航动力学模型系统误差和观测模型系统误差进行修正，提高了动态导航解算的滤波精度；得到了一种导航算法的电子系统级实现方法，实现了伪卫星导航数据的高速实时处理；提出了基于神经网络和混合神经网络的伪卫星自主组合导航信息融合算法，提高了组合导航信息处理的实时性，为提高伪卫星的定位精度探索出一条新途径。项目中所研究得到的高精度伪卫星自主组合导航中的多机协同网络、风场实时估计、智能化多源异步融合与信息实时处理技术，为解决伪卫星自主导航的基本理论和基础性技术难题、提高伪卫星导航定位的精度和自主性提供了新途径。研究成果可用于航空航天领域飞行器的导航定位，项目成果经过推广，也可用于车辆导航、机器人定位等民用领域，为这些领域带来良好的社会和经济效益。出版学术专著1部，已发表科研论文共36篇，其中国际期刊论文10篇，中文期刊论文23篇，SCI收录10篇，EI收录15篇，国际会议论文3篇，ISTP收录3篇。参加国际会议3次，培养博士生6名，硕士生5名，项目成果已申报陕西省高等学校科学技术奖。

成果综合统计