1 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
3 国防科技大学 空天科学学院，湖南 长沙 410073
随着智能技术和设备的不断发展，精确定位技术在**领域的应用越来越广泛，其应用场景涵盖室外和室内环境。全球卫星导航系统定位技术在室外环境中定位精度高，提供信息丰富，应用十分普遍。然而，由于墙壁、树木、玻璃等障碍物的遮挡，其在室内环境中的定位精度明显下降。超宽带技术以其定位精度高、时空分辨率强、传输速率快、成本低而显示出明显的优势。在室内环境中，各种障碍物使超宽带系统的基站和标签之间的传播通道被阻挡，由于超宽带信号的非视距传播现象，超宽带系统的定位精度明显下降。文中基于深度学习技术，提出了一种深度神经网络用于超宽带非视距传播影响抑制，该深度神经网络兼具ResNet网络和Non-local模块的优点，既可防止网络层数增加时网络性能不升反降的问题，也可捕获输入数据的全局特征，建立超宽带系统原始信道脉冲响应和测距误差之间的映射关系。相关实验结果显示，该方法可将超宽带系统在非视距传播条件下的测距平均绝对误差从0.1242 m降低至0.0681 m。与传统方法相比，该方法可消除人工统计超宽带信号波形特征耗费大量时间的缺点，可进一步提高超宽带系统在非视距传播条件下的定位精度，具有鲁棒性强、应用范围广的优点，可为**领域室内高精度定位提供技术支撑。
超宽带技术 深度学习 非视距传播 ResNet网络 Non-local模块 Ultra-Wideband deep learning Non-Line-of-Sight ResNet Non-local 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230183
1 国防科技大学前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学南湖之光实验室，湖南 长沙 410073
激光陀螺是一种基于Sagnac效应的高精度、高可靠性的角速度传感器。以激光陀螺为核心部件的激光陀螺惯性导航系统是目前市场占比最高的惯性导航系统，激光陀螺及其惯性导航系统的研究关乎社会生活及安全。首先，本文阐明了激光陀螺及其惯性导航系统的基本原理，回顾了激光陀螺惯性导航系统的发展进程，介绍了近年来国内外有代表性的激光陀螺惯性导航系统的型号。然后，归纳总结了长航时激光陀螺惯性导航系统的关键技术，梳理了误差标定技术、初始对准技术、旋转调制技术、高可靠性容错技术、地球物理场补偿技术的研究现状。最后，总结展望了长航时激光陀螺惯性导航系统关键技术的发展趋势。
激光陀螺 惯性导航 误差抑制 长航时自主导航 光学学报
2023, 43(17): 1714002
红外与激光工程
2023, 52(6): 20230174
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220704
红外与激光工程
2021, 50(S2): 20210066
国防科技大学 前沿交叉学科学院, 湖南 长沙 410073
在陆用组合导航领域, 激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数, 文中首先推导了该测速仪的速度误差模型, 在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明: 文中提出的标定方法是有效的, 误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。
激光多普勒测速仪 Janus配置 标定方法 Kalman滤波 组合导航系统 laser Doppler velocimeter Janus configuration calibration method Kalman filtering integrated navigation system 红外与激光工程
2019, 48(4): 0417003
国防科技大学 前沿交叉学科学院, 长沙 410073
为了抑制车辆颠簸、倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响, 设计了基于Janus配置的分光再利用结构激光多普勒测速仪, 该测速仪由两个激光多普勒测速仪子系统镜像安装而成, 可补偿倾角变化对速度测量的影响, 因此对倾角变化不敏感.车载实验结果表明该测速仪的测速相对误差为0.3%, 在55.6 km的行程中组合导航的最大位置误差为5.8 m.该结构激光多普勒测速仪能够抑制车辆颠簸、倾角变化对速度测量的影响, 提高组合导航定位精度, 更适合陆用组合导航.
应用光学 激光多普勒测速仪 Janus配置 速度测量 分光再利用 惯性导航系统 组合导航系统 定位精度 Applied optics Laser Doppler velocimeters Janus configuration Velocity measurement Split-reuse Inertial navigation systems Integrated navigation systems Positioning accuracy
国防科技大学 前沿交叉学科学院, 长沙 410073
为了有效抑制激光多普勒测速仪输出数据的随机漂移, 提高其测量精度, 在传统时序模型的基础上采用新陈代谢双时序模型进行激光多普勒测速仪漂移数据滤波.该模型由两级新陈代谢时序模型级联而成, 每一级新陈代谢时序模型均依次对13个数据点时序建模.依据此模型分别对激光多普勒测速仪静态及动态漂移数据进行建模和滤波.利用方差分析法及Allan方差法对滤波前后的测速仪静态漂移数据进行分析并利用频谱分析法对比了滤波前后的测速仪动态漂移数据.结果表明：新陈代谢双时序模型将静态漂移数据标准差减小为原始数据的44%, 将角度随机游走降为原始数据的41%; 该方法不仅能实时降低激光多普勒测速仪的静态随机漂移误差, 而且能够实时有效抑制其动态输出噪声.
应用光学 时序分析 新陈代谢双时序模型 激光多普勒测速仪 静态数据 动态数据 方差分析法 Allan方差 频谱分析 Applied optics Time series analysis Metabolic double time series model Laser Doppler velocimeters Static data Dynamic data Variance analysis Allan variance Spectrum analysis
国防科技大学前沿交叉学科学院， 湖南 长沙 410073
为了抑制车辆颠簸及载重变化对一维激光多普勒测速仪的影响，设计了一种二维激光多普勒测速仪。针对其使用过程中的误差参数，提出了一种差分全球定位系统辅助的Kalman滤波标定方法，并设计了车载组合导航实验验证了该方法的有效性。由补偿后的二维激光多普勒测速仪与陀螺数据航迹推算的最大水平位置和最大高度的误差分别为5.5 m和0.36 m。结果表明，该标定方法是有效的，补偿后的二维激光多普勒测速仪能大大提高导航的水平定位精度，且能给出高精度的高度信息。
测量 二维激光多普勒测速仪 标定方法 Kalman滤波 组合导航系统 航迹推算
国防科技大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
针对捷联式惯导系统单位置对准可观测性的问题, 以捷联式惯导10状态变量误差方程为研究对象, 利用奇异值分解的方法, 对固定位置对准的系统各状态变量的可观测性进行分析。可观测性分析结果表明：系统的各状态变量非完全可观, 方位失准角的可观测度较低。为了改善对准系统的可观测性, 根据可观测度分析结果及工程应用特性进行模型降阶, 得到7阶卡尔曼滤波参数模型并进行了实验验证。实验结果表明：降阶后的模型对滤波参数的容忍度更大, 且降阶后模型的精度要高于降阶前的精度。
激光技术 捷联惯导系统 单位置对准 可观测性 奇异值分解 模型降阶
