舰载武器SINS速度+姿态匹配传递对准建模与仿真

基于舰船不刻意机动就可以实施传递对准,提出了舰载武器捷联惯导系统(SINS)在低机动条件下借助海浪或减摇鳍助摇实现快速精确传递对准的方法.采用卡尔曼滤波技术估计子惯导的安装误差角和弹性变形角,研究了一种引入舰体挠曲变形的"速度 姿态"匹配传递对准方式,并提出一种高精度杆臂效应误差补偿算法,克服了速度和姿态匹配量测量易受杆臂效应和舰体挠曲变形的干扰.仿真结果表明,该方法在舰船低机动条件下能够实现舰载武器SINS传递对准,且具有稳健的对准精度和快速性.     

速度匹配动基座对准杆臂效应补偿试验研究

利用速度匹配方法进行了动基座水平对准，对速度误差观测量进行了杆臂效应补偿，对该方法进行了动基座对准摇摆试验。试验结果表明，杆臂效应补偿对失准角和陀螺漂移的估计具有显著改善效果，该方法可以推广到其它利用速度误差观测信息进行对准的其它方案中去。     

速度匹配动基座对准杆臂效应补偿试验研究

利用速度匹配方法进行了动基座水平对准,对速度误差观测量进行了杆臂效应补偿,对该方法进行了动基座对准摇摆试验.试验结果表明,杆臂效应补偿对失准角和陀螺漂移的估计具有显著改善效果,该方法可以推广到其它利用速度误差观测信息进行对准的其它方案中去.     

基于尺寸效应在线补偿的旋转捷联惯性导航系统初始对准

在旋转捷联惯性导航初始对准过程中,尺寸效应带来的加速度测量误差影响对准精度,为此提出一种基于尺寸效应在线估计与补偿的旋转调制初始对准方法。建立旋转调制初始对准的最优估计模型,并阐述旋转调制对初始对准的误差抑制机理;分析尺寸效应对加速度计输出的影响规律,推导出尺寸效应误差数学模型,将内杆臂长度参数扩展至初始对准状态空间,在初始对准最优估计过程中估计出内杆臂长度,同时在滤波模型中补偿尺寸效应误差。对旋转捷联惯性导航系统进行了实验,结果表明,内杆臂长度得到在线估计,通过尺寸效应补偿提高了旋转调制初始对准精度。     

传递对准中杆臂效应误差的补偿研究

杆臂效应误差是因惯性测量组件安装位置与载体质心不重合而引起的．它是影响传递对准精度的主要误差之一。文中以速度匹配传递对准为研究对象，对杆臂效应产生的机理进行了详细地分析，采用设计低通滤波器和直接计算杆臂干扰加速度的补偿方案，对速度匹配传递对准中杆臂效应误差的补偿进行了对比研究，仿真表明两种补偿方法是可行的。     

舰载机初始对准综述

舰载机对准技术由于杆臂较大且未知、大方位失准角以及紧急情况下的快速对准等问题,与舰载武器、机载武器的初始对准都有所不同。本文针对舰载机的初始对准问题,阐述了国内外舰载机对准技术的发展,对舰载机对准问题的关键技术如匹配方式、误差补偿模型和滤波算法进行了详细的介绍,最后,初步分析了舰载机对准技术的研究方向。     

基于不同坐标系下速度量测的捷联惯导系统晃动基座对准研究

为解决晃动基座下杆臂效应对捷联惯导系统对准的不利影响问题,以捷联惯导系统解算速度与杆臂速度之间的差值作为量测量,扩充杆臂长度误差为系统状态量,分别推导建立导航系和机体系下的量测方程,构成两种对准模型。分析两种对准模型的特点,指出导航系下对准模型仅适用于能够获得一定精度杆臂长度的情形。在此基础上,提出滤波参数反馈修正的滤波方法,以提高对准模型的适应性和对准精度。仿真实验验证了两种对准模型的正确性和滤波参数反馈修正滤波方法的有效性。     

机载武器捷联惯导系统传递对准仿真环境研究

为了更加真实准确地研究机载武器的传递对准过程,设计了一个能够分别模拟主子惯导IMU输出,并包括杆臂效应补偿、机翼振动模型和IMU误差模型在内的用于传递对准研究的仿真环境。建立了滚转角辅助倾斜转弯下的姿态角速度模型,提出并建立了包括安装误差角在内的惯性器件误差模型。通过仿真表明,该仿真环境比较真实地反应了实际的飞行轨迹,既可以作为研究传递对准算法的工具,也为更进一步研究传递对准过程提供了平台基础。     

捷联惯导寻北系统中内杆臂误差的分析与补偿

为解决高精度激光陀螺捷联惯导寻北系统中,旋转调制对内杆臂效应误差起不到消除效果,反而会将误 差引入寻北导航解算中的问题,提出具体的补偿方法。建模分析寻北过程中的内杆臂误差,推导具体的内杆臂误差 效应的数学表达式,分析确定影响内杆臂误差的2 个因素,并通过实验进行仿真验证。结果表明：内杆臂误差不会 引起定位误差的发散;内杆臂效应导航速度增量与旋转中心无关,而与内杆臂长度、惯性测量单元(inertial measuring unit,IMU)的旋转角速度成正比。     

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求,更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的方法,推导并建立了舰载武器捷联惯导系统（SINS）的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差,以提高姿态解算时的快速性和精度,选用速度加姿态作为量测量,以提高系统的可观测性,采用奇异值分解（SVD）方法解决了方差阵的病态问题,以确保算法的鲁棒性,仿真结果表明,该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,而且能够有效提高传递对准的精度和快速性,其计算精度和对准时间满足系统设计要求。     

捷联惯导摇摆基座自对准中圆锥误差补偿算法

针对捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座上的自对准误差,提出了减小圆锥误差、提高自对准精度的具体圆锥误差补偿算法。分析比较了四元数四阶龙格-库塔算法、等效转动矢量的二子样、三子样等圆锥误差补偿算法及其理论补偿效果。结合仿真和实验结果得出：自对准误差随算法子样数的增大而降低,子样数增加1,北向对准误差减小近1倍,姿态角的离散度降低;随摇摆幅度的增大和频率的提高,三子样补偿算法的自对准精度接近稳定;综合考虑采样频率、子样数、计算量和对准精度要求,选择三子样圆锥误差补偿算法可以满足SINS摇摆基座下的自对准要求。     

基于高阶卡尔曼滤波的激光捷联惯导系统级标定方法

随着激光捷联惯导系统的不断发展,系统对于误差标定的精度要求也在不断提高。在现有系统级标定算法的基础上,全面考虑了惯性器件零偏、安装误差角、标度因数误差、加速度计二次项、内杆臂等误差,并在计算速度和位置误差观测量时考虑了外杆臂误差,提高了激光捷联惯导系统误差模型的准确性,并基于此设计了一种基于高阶卡尔曼滤波算法的系统级标定方法。通过实验验证表明,与分立式标定方法相比,所提出的系统级标定方法具有更高的标定精度,能够满足高精度激光捷联惯导系统的标定需求。     

里程计辅助的 SINS 行进间对准方法

为实现车载捷联惯导系统在行驶条件下的初始对准,提高车载武器系统的机动能力,提出一种里程计辅 助的捷联惯导系统行进间自主式对准方法。通过推导载体坐标系下的速度积分方程,利用姿态矩阵的链式法则,将 惯导初始对准转化为初始姿态的最优确定问题,进而采用 QUEST 算法求取初始姿态矩阵,并给出了算法的离散化递 推模型,实现了导航前一刻的行进间自主对准。仿真结果表明：该算法在无需任何先验姿态信息的条件下,能实现 捷联惯导系统的行进间快速高精度对准。     

精确制导武器惯导系统动态对准技术发展综述

为提高精确制导武器惯导系统(inertial navigation system,INS)动态对准的对准性能,对相关技术进行分析.概述国内外精确制导武器动基座传递对准和外界信息辅助的飞行中组合对准的发展现状,并讨论精确制导武器惯性导航系统动态对准技术的发展趋势.该研究结果表明:通过进一步实现滤波方法改进,寻求更有效的挠曲变形和杆臂效应处理方法,充分利用其他导航信息进行辅助对准和结合具体武器平台机动特性,可有效实现精确制导武器动态对准.     

惯性导航系统动基座对准对舰舰导弹捕捉概率的影响

采用惯性导航系统的舰舰导弹作为海战场最重要的攻击武器,能否快速准确地在舰艇上对导弹捷联惯性导航系统进行初始对准,是影响舰舰导弹捕捉概率的重要因素。动基座对准误差导弹捷联惯性导航系统作为的初始误差,会随着工作时间增长不断累加,导致末制导雷达开机时导弹散布误差和航向误差角不断增大,将致使末制导雷达的捕捉概率下降。基于动基座初始对准误差对导弹飞行控制误差的影响,以目标位置误差圆分布为基础,建立舰舰导弹捕捉概率计算模型,通过不同条件的参数设置,仿真计算出某型舰舰导弹动基座初始对准误差对目标捕捉概率的影响。结果表明捕捉概率近似线性下降,下降值约为静基座对准时的4.2%~6.5%.     

一种星敏感器与捷联惯导高精度安装误差标定方法

针对高精度标校星敏感器和捷联惯导之间安装误差问题，捷联惯导和星敏感器均能输出相对惯性空间四元数的特点，提出了一种基于误差四元数与角速度测量值的算法，建立星敏感器和捷联惯导的安装误差模型和系统观测模型．采用“粗校准＋精校准”的两次估计滤波方法，最终达到提高姿态确定精度的目的。仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。     

车载旋转调制捷联惯导系统最优对准技术

为进一步提高车载捷联惯导系统的定位定向精度,提高无依托发射的射击精度,对最优对准技术进行研究.将旋转调制技术引入车载捷联惯导系统,并讨论车载旋转调制式捷联惯导系统的最优对准方案,利用增加的旋转机构周期性的旋转,来抑制惯导系统在导航过程中部分常值误差和随机误差,提高系统在初始对准过程中的可观测性和可观测度,从而提高定位精度及方位对准精度.研究结果表明:连续方位旋转对准精度及对准速度均明显优于传统的多位置对准,具有较强的理论意义与实用价值.