磁传感器辅助的弹载GNSS接收机关键技术研究的开题报告.docx

磁传感器辅助的弹载GNSS接收机关键技术研究的开题报告
开题报告
磁传感器辅助的弹载GNSS接收机关键技术研究
一、研究背景
全球卫星导航系统(GNSS)已经成为军队、民用和商业应用中不可或缺的一部分。但是，在复杂的环境下，如城市环境、高山地区、海洋等，卫星信号的强度会受到影响，会导致GNSS接收机的定位误差增大或者丧失可用性。因此，开发一种基于GNSS和磁传感器相结合的弹载导航系统，不仅可以提高GNSS信号的鲁棒性，还可以提高导航系统的可用性和精度，实现对弹道、姿态、速度等参数的精确控制和测量，具有重要的科学应用价值和实际应用前景。
二、研究内容
本研究的主要内容是基于GNSS和磁传感器相结合的弹载导航系统的关键技术研究。研究内容包括以下方面：
1.弹道模型建立：建立基于弹道学和动力学原理的数学模型，描述导弹的运动规律，为系统设计提供理论基础。
2.GNSS信号处理和解算算法研究：针对复杂环境下GNSS信号的弱化和干扰的问题，研究基于卡尔曼滤波的GNSS信号处理算法和解算算法，提高GNSS信号的鲁棒性和定位精度。
3.磁传感器数据融合算法研究：针对GNSS信号的不可用性和不稳定性问题，研究基于磁传感器数据的姿态估计算法和导航算法，实现对导弹的位置、速度、姿态等参数的实时测量和控制。
4.系统硬件设计和测试验证：设计开发弹载GNSS和磁传感器相结合的导航系统，完成硬件设计和集成测试，验证系统的可行性和性能。
三、研究意义和应用前景
本研究对于提高弹载导航系统的可靠性、精度和鲁棒性具有重要的意义和应用前景。该系统可以广泛应用于军队和民用领域中，如导弹定位、航空航天、地理勘查、地震监测等。同时，本研究还可以为GNSS技术和惯性导航技术的发展提供新的思路和方法，具有重要的科学价值和社会意义。
四、研究计划
根据研究内容和研究目标，制定以下研究计划：
第一年：建立基于弹道学和动力学原理的数学模型，研究GNSS信号处理和解算算法，并完成相应的仿真实验。
第二年：研究磁传感器数据融合算法和导航算法，基于仿真实验对算法进行验证和改进。
第三年：设计开发弹载GNSS和磁传感器相结合的导航系统，完成硬件设计和集成测试，并进行现场实验验证。
五、预期成果
1.完成基于弹道学和动力学原理的数学模型建立和GNSS信号处理和解算算法研究，并在仿真实验中进行验证。
2.完成基于磁传感器数据的姿态估计算法和导航算法研究，并根据仿真实验结果进行优化和改进。
3.设计开发弹载GNSS和磁传感器相结合的导航系统，并完成硬件设计和集成测试，实现对导弹的位置、速度、姿态等参数的实时测量和控制。
六、研究团队与研究经费
本项目研究团队包括导师和学生组成，研究经费预计需要50万元。其中，硬件设计和制造费用约40万元，软件开发和实验费用约10万元。
七、研究进度安排
第一年第二年第三年
建立数学模型磁传感器数据融合算法研究系统硬件设计和测试验证
GNSS信号处理和解算算法研究验证和改进算法实验结果分析和参考资料整理
仿真实验验证优化和改进算法
中期检查与进展报告系统集成测试
现场实验验证和数据分析
项目报告撰写和论文发表
八、参考文献
1.Grenquist,K.,vonSzczepanski,K.andKidd,J..(2012).NearRealtimeEstimateof3DOrientationofUnmannedVehiclesUsingGravityDataandLow-CostSensors.AmericanInstituteofAeronauticsandAstronautics.
2.L.Lowe,L.Hostetler,L.Yip,G.Hsu,L.JiangandI.Alabi.(2018).DevelopmentandEvaluationofaManeuverableFlightTestPlatformforCollaborativeVehicleAutonomyResearch.IEEEAerospaceConference.
3.M.J.SimpsonandP.M.Newman.(2016).PathFollowingforanUnmannedAerialVehicleUsingGeomagneticFieldMeasurements.AmericanControlConference.
4.XiaoweiXu,XuguangYang,ZhuolinJiang,YingJunYang,andChangqingYan.(2019).Ahigh-accuracynavigationsystembasedonalow-costINS/GPS/Magboard.Measurement,Vol138,pp.143-157.