基于卡尔曼滤波的主子惯组匹配标定方法设计

针对惯性器件各项误差参数随工作时间发生不确定漂移,影响导航精度,而传统分立式标定方法过度依赖转台性能与测试环境,系统级标定方法存在误差参数滤波收敛速度慢、标定时间过长甚至滤波器发散等问题,本文在低精度转台上外接高精度惯组信息源,利用卡尔曼滤波实现主子惯组匹配标定,同时针对主子惯组匹配标定方法中卡尔曼滤波器构建与传感器布控方法进行研究.结果表明,在把速度误差和姿态误差作为卡尔曼滤波器观测量时,系统状态量在较短时间内能得到良好收敛,IMU误差参数能够得到准确估计.将该方法标定补偿结果与低精度转台传统分立式标定补偿结果进行对照实验,结果证明,该方法能使低精度转台的标定精度得到明显提升,补偿后惯组性能得到有效恢复.     

基于光纤陀螺的捷联惯导系统的测试设计

我国煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大,目前主要采用人工丈量的方法测量标定开孔方位与角度参数,稳钻时间长、效率低、精度差。针对这一问题,提出基于光纤陀螺的捷联惯导系统开孔参数新方法,该系统采用陀螺与加速度计的捷联惯导系统对钻孔的方位角、倾角进行测量,可以显著提高钻孔方位与角度参数的标定效率与精度,降低管理成本。     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

捷联惯导误差分析与误差补偿

通过误差分析,讨论了各种误差源对捷联惯导系统的影响.根据惯导系统精度要求,确定了惯性测量元件最大允许误差,从而为选择合理的传感器确定了理论依据.这些传感器组成的惯性测量元件需要经过标定实验来确定系统误差补偿模型中的系数.误差补偿后,通过均匀设计法得到系统精度,满足了精度要求.     

自动补偿技术在平台惯导系统状态切换中的应用研究

平台式惯导系统作为一种弱阻尼系统在状态切换过程中会产生超调,这些超调会降低导航系统的精度．文中以实际研制的惯导系统为研究对象,在对惯导系统状态切换过程中的超调现象进行详尽分析和研究的基础上,采用自动补偿技术减小状态切换过程中的超调现象．计算机仿真和工程试验的结果表明：该方法能够在不引入新的稳态误差的情况下,大大减小平台式惯导系统状态切换过程中的超调,具有重要的工程实际应用价值．     

惯导组件多路脉冲计数系统设计

为了提高惯导组件的标定效率,减少数据传输过程中的瓶颈,设计了一种基于USB接口的多路脉冲计数系统.该系统在FPGA内部对24路惯导组件脉冲信号进行无缝计数;然后,通过GPIF接口,建立了一条无需CY7C68013A的中央处理器参与的数据传输通道;数据可由通用串行总线上传至上位机。系统经过长时间测试,运行稳定,获取数据准确,能满足惯导组件性能标定的要求.     

直接驱动XY平台的零相位自适应鲁棒控制

为了提高直接驱动XY平台的跟踪性能,提出了将零相位误差跟踪控制器(ZPETC)与自适应鲁棒控制器(ARC)相结合的控制策略对跟踪误差进行控制,并且采用基于时间序列预测技术的轮廓误差实时补偿方法对两轴运动进行协调控制.ZPETC作为前馈跟踪控制器,可以有效提高系统带宽及跟踪性能,使位置能够无静差地跟踪二阶指令输入;ARC能够克服系统参数变化、负载扰动等不确定性,增强系统的稳定性与鲁棒性;采用基于时间序列预测技术的轮廓误差实时补偿方法能够动态控制插补过程,以有效减小轮廓误差.仿真结果表明,所提出的控制方案具有良好的跟踪性和鲁棒性,可以有效提高跟踪精度和轮廓精度.     

自动补偿技术在平台式惯导系统综合校正中的应用研究

综合校正技术作为平台式惯导系统的一项关键系统技术,可以实现陀螺漂移的精确估算,从而实现运载体的长时间精确导航定位.但是在综合校正结束后,系统参数突变使整个导航系统的平衡状态遭到破坏,产生了系统超调,降低了系统精度.在对平台式惯导系统综合校正过程中的超调现象进行详尽研究和分析的基础上,采用自动补偿技术减小综合校正过程中的超调现象.仿真和工程试验结果表明:该方法能够大大减小平台式惯导系统综合校正过程中的超调.     

基于轨迹发生器的捷联惯导算法仿真研究

为了克服基于半实物的捷联惯导算法仿真研究容易受到各种干扰因素影响的缺陷,更好检验仿真性能,提出一种基于轨迹发生器的捷联惯导算法仿真研究方法。通过给出系统结构图,根据任务要求设计出载体的轨迹发生器,从而获得惯性器件和载体导航参数的输出,进而通过捷联惯导解算得出的解算数据与轨迹发生器的输出数据对比,获得载体输出误差数据。最后,对轨迹发生器和误差数据进行Matlab仿真验证,实验结果表明了该方法的正确性和有效性,达到了检验捷联惯导仿真性能的目的,具有一定工程实际意义。     

飞行仿真的捷联惯导算法测试平台探讨

在使用捷联惯导算法测试的过程中,很难得到飞行轨迹的真实数据,飞行仿真的捷联惯导算法测试平台就是针对这种情况建立的。这个测试平台的系统结构,在构建非线性飞机数学模型的基础上,对飞机进行了多模态的仿真,然后在坐标的基础上,通过变换将参数转换成了轨迹数据;将数据与捷联惯导系统的原理相结合,切实地得出了陀螺仪、加速度计的理想数值,由于是理想的所以肯定存在着误差,通过对误差的建模,可以得到组件模拟数据;最后,就是对比两种更新算法的惯导解算。通过飞机仿真的实验,可以发现所得到的基准数据与飞行力学的特点是十分符合的,不仅如此,还将飞机的动态特性完整地展现了出来,具有很好的性能。     

小型惯导系统设计与实现

采用一种基于FPGA的小型惯性导航系统设计方案,分别介绍了系统中导航传感器的选择及系统的结构,设计了基于FPGA的导航计算机,并利用A ltera公司的NIOSⅡ处理器为核心,完成数据采集和处理的功能。通过对硬件结构的描述分析了系统中各个电路模块的功能,给出了各个模块的实现方案,并制作了采用该设计的小型惯导系统。针对M IMU中确定性的系统误差较大的问题,采用一种安装误差角与标度因数解耦的微惯性测量单元精确标定方法,对陀螺仪和加速计进行确定性误差项的补偿处理。通过实验测试,对比原理样机的实测数据与补偿后结果,验证了该惯导系统的可靠性以及补偿方案的可行性.     

车载导航系统精确定位算法的优化

针对车载导航系统下定位的点转换到实际电子地图的过程中存在误差,通过改善坐标转换模型来提高车载导航系统的定位精度,在经典的平面转换算法的基础上,首先利用高斯投影把全球定位系统接收的(B,L)坐标转化成平面坐标(X,Y);其次根据最小二乘法,确定转换参数;同时把公共点本身误差作为随机参数处理,将转换参数作为非随机参数,利用最小二乘法配置建立转换模型,以得到稳定的参数估值,避免了公共点因分布不均引起的误差．与传统算法相比,实验结果验证了该算法具有更高的实时性和稳定性．     

一种基于VINS/FINS组合导航方法

针对视觉惯性组合导航系统中微惯性器件精度偏低,以及足部惯性导航系统航向角误差可观测性差的问题,研究了一种基于上述两种系统的信息双向融合的导航定位方案. 该方法的系统结构由安装于双足步行机器人躯干部分的惯性导航系统和安装于其足部惯性导航系统两部分组成. 惯性导航系统通过视觉同时定位与地图构建数据融合方法可以获得相对准确的航向角,足部惯性导航系统利用零速修正后的位置信息实时修正惯性导航系统中的低精度惯性器件误差,从而构建视觉与惯性信息双向融合的组合导航系统结构. 实验结果表明,该组合导航方案可以有效提高双足步行机器人的航向精度和定位精度.     

旋转式捷联惯导系统误差分析

为了提高惯导系统长时间运行时的精度,采用旋转自动补偿技术来抑制系统误差的发散.分析旋转自动补偿的基本原理,得出旋转式捷联惯导系统下的误差传播方程,对光学陀螺的刻度因子误差、安装误差、常值漂移和随机漂移误差在旋转方式下的误差传播情况进行了分析研究.比较分析了单轴旋转和双轴旋转方式下对系统误差的不同影响.仿真结果表明:旋转自动补偿技术,能明显改善纯惯导系统误差随时间发散的特点,有效抑制误差的增长.研究结果可以作为旋转式光学陀螺捷联惯性导航系统进一步优化和工程设计的理论参考.     

基于WA-GRNN模型的年径流预测

针对传统的中长期水文预测方法由于缺乏对水文要素本身内部结构和变化特性的描述,往往导致建模过程中确定模型结构、参数等存在盲目性,而以往常用预测模型收敛速度较慢、模型结构及参数优化复杂等问题。本文将小波分析（WA）和GRNN神经网络联合使用,建立了中长期水文预测模型：即先应用WA揭示水文序列内部结构及变化特性,从而将原序列分为确定性成分和随机成分两部分,然后利用GRNN神经网络对确定性成分和随机成分分别进行模拟预测,最后将两部分结果叠加作为最终预测值。将该模型用于沱江中上游三皇庙水文站年径流的预测,并与传统方法进行对比。结果显示该模型预测效果较传统方法更好,能有效地揭示序列的时频结构和变化特性,对于生产应用具有较强的实际意义。