基于捷联惯导/里程计的车载高精度定位定向方法研究

研究了一种基于捷联惯导系统和里程计进行车载高精度定位定向的方法;采用里程计与捷联惯导中的陀螺仪构成航位推算系统,建立了航位推算系统的误差模型;为了增强航位推算姿态误差的估计效果,将载车姿态与位置信息一起作为量测,构建组合定位定向的量测方程;采用Sage-Husa自适应滤波设计捷联惯导/里程计组合定位定向算法,以增强算法对外界环境和载车机动的鲁棒性;仿真结果表明,基于捷联惯导/里程计的车载定位定向方法能够达到±20.4m(3σ)的定位精度,航向精度达到±3.1′(3σ),水平姿态精度达到±0.6′(3σ)。     

车载“动中通”伺服控制系统研究与应用

目前,国内大多数卫星通信业务是以固定站卫星通信为主,无法实现在运动中通信。因而,基于卫星通信的运动中通信设备-"车载动中通"系统应运而生。文章研究了两轴捷联式车载移动卫星通信地球站,可实现在运动中实时卫星通信。车载"动中通"伺服控制系统主要研究系统硬件结构、算法设计和系统建模与仿真。由于车辆行驶速度、路况的高度不确定性,车载"动中通"伺服系统采用模糊PID控制,对星策略采用圆锥扫描算法。系统仿真采用MATLAB中Simulink模块完成,仿真结果表明,车载"动中通"伺服系统输入与输出的稳态误差很小,动态性能良好。     

基于MEMS加速度计的无陀螺车辆导航技术

设计了一种基于低成本MEMS加速度计的无陀螺车载捷联惯导系统,将高精度的MEMS加速度计安放在载体非质心处,代替陀螺来测量载体角运动信息,实现车辆的GPS信号被遮挡时短时间内的导航定位定姿要求;仿真结果表明:对于300 s时间内导航的载体,无陀螺车载捷联惯导系统的位置误差达到了0.0002°,满足导航的精度要求。     

航弹捷联惯导系统半实物仿真试验研究

某型远程航空弹药拟采用捷联惯导+卫星定位的制导系统.该制导系统中的捷联惯导系统姿态、位置解算精度和时延性将影响到控制系统的控制效果.为了测试捷联惯导系统的解算精度和时延性,该文设计了捷联惯导系统的半实物仿真试验框架结构,检验了捷联惯导系统导航计算机的解算性能.试验表明,捷联惯导系统的算法正确,解算精度和解算时延满足控制系统的要求,可以应用到航空弹药的制导与控制系统中.     

采煤机捷联惯导定位方法研究

针对综采工作面采煤机定位精度较低的问题,提出了一种基于Rodrigues参数法的采煤机捷联惯导定位方法。该方法运用捷联惯导的三轴加速度计和三轴陀螺仪输出采煤机的加速度和角速度信息,采用无冗余度的Rodrigues参数法对其进行位姿解算。仿真结果表明,在采煤机斜切进刀过程中,采煤机最大定位误差为0.291 4m,姿态误差最大值为0.602 2°,满足采煤机的定位精度要求。     

高精度游移方位捷联惯导系统的数字仿真

捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和三样子划船误差补偿来提高捷联惯导系统的精度和稳定性,并进行了仿真比较.     

捷联惯导系统加速度计标度因数和安装误差的试验标定

研究了捷联惯导系统惯性测量组合中加速度计标度因数和安装误差的标定问题。对捷联惯性测量组合中3路加速度计建立了输出模型,提出了在三轴转台上采用多位置试验对加速度计标度因数和安装误差进行标定的方法。实验表明,本方法能够有效地标定出惯性测量组合中加速度计的标度因数和安装误差,具有较高的精度,对提高捷联惯导系统的精度有着重要的作用。     

单轴旋转惯导系统在晃动基座上的建模及误差分析

阐述了船用单轴旋转捷联惯导系统的基本原理,推导了系统在动态条件下的误差传播方程.在三轴摇摆这种典型运动形式下,对单轴旋转惯导系统各主要误差因素的传播特性进行了仿真分析,并与不旋转时的误差传播特性进行了对比,给出了各种误差因素对系统的影响规律,并定量地得到了其对导航精度的影响程度.研究结果可为船用单轴旋转惯导系统的工程设计提供理论参考作用.     

基于H∞的低精度捷联惯导系统初始对准方法

由于低精度捷联惯导系统的陀螺精度较低,初始对准时方位失准角的估计精度往往不高;另外,进行初始对准的常用方法是采用Kalman滤波技术,但在实际应用时,其鲁棒性不高,因此迫切需要一种能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度且兼具鲁棒性的初始对准方法。提出了一种将H∞滤波用于引入磁航向的低精度捷联惯导系统的初始对准方法,能够解决上述问题。建立了一种引入磁航向的捷联惯导系统初始对准的误差模型,通过可观测性和可控性分析,得出可观可控系统,利用H∞滤波方法对其进行了仿真分析,仿真结果表明,能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度,并能有效抑制有色噪声及建模误差的影响,将其应用于低精度捷联惯导系统的初始对准是切实可行的。     

基于捷联惯导的采煤机定位系统研究

为了满足采煤机定位的实时性、自主性和精确性要求,设计了基于捷联惯导的采煤机定位系统。该系统采用LSM330芯片和GS1011模块构成惯导终端;将该惯导终端固定在采煤机上可测出采煤机的三轴加速度和三轴角速度,并将处理后的数据通过WiFi上传到井上监控中心;选用四元数法作为姿态更新算法,简单易行,计算量小。实验结果表明,该系统能准确捕捉目标的运动姿态,具有较高的定位精度和较强的实时性。     

基于DSP的高性能陀螺仪信号采集系统

陀螺仪信号采集系统是捷联式惯性导航系统的重要组成部分,设计出高性能陀螺仪信号采集系统是捷联式惯性导航系统的基本要求.系统中选取了高性能的集成电路芯片,在DSP的基础上进行了简易可靠的接口电路设计和在线的误差校正,实验结果表明该信号采集系统能满足捷联式惯性导航系统的技术要求.     

基于双轴旋转框架捷联惯性组件快速标定方法研究

现场条件下惯组的标定精度及标定速度直接影响惯性导航系统的使用.基于双轴旋转框架的捷联惯组快速标定法,将带有旋转框架的惯组安装在载体上,只需一次通电后控制双轴框架合理转位,实现惯组误差参数的快速辨识.结果表明6位置快速标定法,可以满足捷联惯组现场标定精度要求且在30 min内即可完成惯组标定,尤其是降低了现场标定时对高精度三轴转台的依赖,极大地提高了器件测试的灵活性.     

基于捷联惯导姿态的外测跟踪部位修正方法

为在外测数据处理中获取更高精度目标部位修正结果,解决已知目标几何尺寸难以精确修正的问题,提出采用捷联惯导系统姿态修正跟踪部位的方法.根据捷联惯导系统遥测四元数信息计算姿态旋转矩阵,利用外测处理中各个参照坐标系的相互关系,修正垂线偏差的影响,实现跟踪部位位置参数保精度修正.通过测试场景仿真计算,与常用速度矢量修正法进行比较、验证,结果表明姿态修正方法精确可行、结果正确,满足数据处理的精度要求和结果评定需要.     

In-flight alignment of a strapdown inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle

The alignment system of a strapdown inertial navigation system for an unmanned aerial vehicle installed on a carrier aircraft is studied. The aim is to develop alignment techniques for the strapdown inertial navigation system that improve the accuracy of alignment and reduce the alignment time. A technique for constructing the initial alignment system for a strapdown inertial navigation system of an unmanned aerial vehicle is proposed.     

一种新的惯性导航系统半实物仿真方案

由于三轴转台只能模拟三个角运动而不能模拟三个线运动,因此惯性导航系统就很难作为一个整体进行半实物仿真。该文提出了一种新的惯性导航系统半实物仿真方案,该仿真方案使用陀螺和加速度计敏感的真实数据,通过外部的线运动补偿来实现惯性导航系统的完整计算,在半实物仿真中不仅保证了惯性导航系统的完整性,而且在此基础上可以完成传递对准的半实物仿真。最后通过仿真验证了方案的可行性和正确性。     

基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法研究

在旋翼无人机组合导航中,针对缺乏GPS作为导航信号源的室内飞行环境,为了达到精确定位的目的,提出一种基于SLAM（simultaneous localization and mapping）的旋翼无人机组合导航算法。首先,引入双线性插值算法,实现基于扫描匹配的即时定位与地图构建;其次,对陀螺仪、加速度计和磁罗盘建立捷联惯导系统误差模型,针对旋翼无人机的使用环境对误差模型进行简化;最后,应用联邦卡尔曼滤波算法,设计组合导航系统模型,将SLAM算法和捷联惯导系统估计出的位置数据进行融合。仿真结果表明所设计基于SLAM的旋翼无人机组合导航算法能够进一步提高组合导航系统对旋翼无人机位姿估计的精度。     

Control of temperature fields of a strapdown inertial navigation system based on fiber optic gyroscopes

Theoretical and applied issues of creating a reversible control system of time-variant temperature fields of fiber optic gyroscopes and a strapdown inertial navigation system based on such gyroscopes are considered. Mathematical models of thermal processes in the fiber optic gyroscopes and a strapdown inertial navigation system with an active double-loop reversible temperature control system based on thermoelectric coolers are constructed. Software is developed, parameters of the temperature control system are selected, computational experiments are performed, and estimates of the operation of the corresponding dynamic systems under complex thermal conditions are obtained.     

基于高性能单片机的数据采集系统的设计及实现

介绍了船用捷联惯性导航系统中陀螺仪数据采集系统的设计。该采集系统主要由现场数据采集、双端口ＲＡＭ缓存和通讯监听、纠错单元三部分组成,采用高性能１６位单片机控制,ＰＴＳ实时发送数据。实测结果表明该系统动态围宽、精度高,很好地解决了捷联惯性系统中对陀螺仪数据实时获取的要求。     

基于惯性传感器的上肢位置跟踪

为辅助中风病人的康复训练,设计了一种手腕固定惯性测量单元的上肢位置跟踪方案.导航定位算法采用传统的捷联惯性导航解算算法,并在此基础上根据标准康复训练中手臂做屈伸运动时速度周期性为零的特征,引入零速修正技术(ZUPT).采用姿态检测最优算法检测零速区间,将此时惯性导航解算的速度作为量测值进行Kalman滤波,对系统的速度、姿态、位置、加速度计和陀螺仪常值零偏误差进行估计,将估计结果反馈以修正捷联惯性导航的累积误差.同时在Kalman滤波的基础上设计了固定区间RTS平滑算法,解决了零速修正引起的运动轨迹的突变问题.实验结果证明,该方案可以有效地实现上肢位置跟踪,在运动时间为108 s的情况下,定位误差为运动路程的0.089％.     

SINS/DVL水下组合导航技术发展综述

随着对海洋的探索和开发不断深入, 基于捷联惯性导航系统和多普勒计程仪相结合的水下组合导航技术, 近年来在水下无人航行器导航定位得到了广泛应用. 本文简要概述了捷联惯性导航系统/多普勒计程仪(SINS/DVL) 组合导航系统的基本架构, 列举了几种被广泛中应用于组合导航系统的信息融合技术. 通过对组合导航技术梳理分 析, 总结出近期研究的3个热点问题, 包括初始对准技术、标定技术、鲁棒性技术, 以技术的更新和优化为依托, 详细 阐述了3项技术的发展历程. 在总结归纳现有技术和研究成果的基础上, 展望并分析SINS/DVL组合系统将来的研究 方向及其面临的挑战. 本文可为高精度水下导航技术研究提供有益参考.