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导航、制导与控制是研究陆行、航海、航空、航天各类运动体的位置、方向、轨迹、姿态的检测、控制与决策,是民用运输系统和国防武器系统的核心技术之一。本学科面向运动体的组合导航、智能控制和网络控制,以惯性技术、信息融合技术与惯性基组合导航设计理论为基础,致力于自主式惯性基组合导航系统设计,多尺度多速率信息的传输与处理,智能执行器在运动体控制系统中的应用。
本学科紧密结合国家科技发展规划、工程需要与我校本学科的特长,在新原理惯性器件、高动态惯性基组合系统研究方面形成了特色,在国内同类学科中处于先进水平。相关技术先后获国家科技进步奖二等奖、国家技术发明二等奖、国防科工委科技成果奖、中关村科技园科技创新奖等科技奖励。近年来,本学科获发明专利8项,计算机软件著作权34项。承担了国家自然科学基金重点项目、面上项目、国防973项目、国防预研项目及型号配套任务、北京市学术创新人才项目、北京市委优秀人才专项基金资助项目和重大横向科研项目等。
本学科现设四个研究方向:自主导航与控制、惯性仪表与惯性基组合系统、微/纳机械传感器、多自由度电动伺服定位技术。
自主导航与控制:以控制理论、智能科学与技术为主导,在机器人、民用无人驾驶车辆、无人飞行器等运动体的不依赖外界信息的自主导航、姿态控制与位置控制领域中开展理论与应用研究,具体研究惯性导航理论与方法、机器学习在导航与控制中的应用、精确制导控制技术、导航制导与控制(GNC)系统一体化设计与测试、智能伺服技术、新概念飞行器以及运动体控制系统半实物仿真等。
惯性仪表与惯性基组合系统:以惯性技术、传感技术、现代信息融合与估计理论、多模式组合导航技术为主导,从事新原理惯性仪表、新结构新功能机器人、多模式惯性基组合系统、复杂环境条件下运动体的位姿测量领域内的理论与应用基础研究、工程型号与产品研制以及技术管理,具体涉及新原理陀螺、惯性基组合系统技术、惯性/卫星的深组合理论与方法、机器人的自然感知和运动机理、同步定位与地图创建技术、自主式初始对准、智能信息处理技术和网络控制、嵌入式导航制导控制计算机系统以及可靠性技术等。
微/纳机械传感器:利用新工艺及新原理重点研究声表面波传感器及微/纳机械传感器,研究声表面波器件设计、高频信号处理、微机械加工工艺及材料制作。在类型各异、种类众多的惯性传感器中,声表面波惯性传感器(加速度传感器和陀螺)具有结构简单、制作方便,且耐冲击、性能稳定可靠、敏感灵敏度高和准数字输出等许多优点,是一种应用前景光明的新型惯性器件。
多自由度电动伺服定位技术:传统实现多自由度运动的方法,是采用多个单自由度驱动元件,同时需要复杂的机械传动机构配合来实现。这不仅造成整个系统体积庞大、笨重、动态性能差,而且传动机构的误差将直接影响系统的定位精度甚至系统工作的稳定性。而多自由度电机的出现为人们解决这些问题提供了新方案。本方向主要研究多自由度永磁球形电机的动力学建模和定位控制问题,并施以基于模型和基于数据驱动的无模型自适应控制方法进行有效的控制,实现航空航天、医疗器械、立体视觉、高灵敏度机器人关节等系统的精密定位。
本学科强调扎实的理论基础,突出对研究生创新能力以及工程能力的培养,培养在运动体的定向、定位和姿态控制领域内从事机器人、无人平台等运动体自主导航与控制、惯性仪表与惯性基组合系统的理论研究、分析、设计、系统实验以及技术开发等工作的创新型研究人才。
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