小型战术导弹捷联惯导系统数字仿真研究

在建立六自由度刚体弹道数学模型、惯性器件仿真模型、捷联惯导解算模型和误差处理模型的基础上,设计了小型战术导弹捷联惯导系统数字仿真软件,为研究捷联惯导系统误差提供了数字仿真工具.利用仿真软件验证了捷联惯导模型和算法的精确性,研究了惯性器件误差对系统误差的影响.     

捷联惯导误差分析与误差补偿

捷联惯导系统中的误差分析可确定各种误差源对系统的影响，并根据精度要求可恰当分配惯性测量元件的误差差和选择合理的惯性器件。通过对捷联惯导系统中的误差模型进行分析，针对系统精度要求，进行误差分配。对系统误差补偿模型，进行标定实验，确定了本套系统误差补偿系数。最后通过弹道仿真，对不同水平和众多误差因数采用了均匀设计法，得到CEP值。     

基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度.同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证.     

双星导航与捷联惯导系统在快速载体组合制导中的应用研究

利用卫星导航信息修正惯导信息是一种常用的信息融合方法.以捷联惯导(SINS)为基础,结合双星定位系统的特点,为了满足高动态载体高精度定位的需求,对于所提供的导航信息要求提供对应的延迟时间.分别建立了SINS和双星系统的导航方程,分析了它们的误差组成与特性.以此为基础,把双星导航与惯导导航数据中的位置差数据建立成时变参数的时间二次多项式形式,根据它们采样周期不一致的特点,并且双星导航数据时间间隔存在一定随机性的问题,采用递推最小二乘法(RLS)对位置误差模型的参数进行估计,进而得到临近周期实时补偿的位置与速度误差函数,与SINS数据复合就得到了融合后的高精度数据.该方法不需要对于误差的先验知识有所了解.仿真结果说明了这种方法的有效性.     

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。 基于载波相位的高精度惯性组合导航系统研究

研究了一种利用GPS差分载波相位和惯导组合构成高精度组合导航系统的算法,建立了以载波相位双差观测量对惯导位置误差直接进行观测的数学模型,利用卡尔曼滤波器进行数据融合,可以达到厘米级的组合导航系统定位精度。同时,为了解决使用GPS载波相位观测量过程中出现的周跳问题,文中充分利用由该组合方案得到的高精度定位信息以及惯导在短时间内可保持高精度的特点,提出了迅速修复周跳和重新确定整周模糊度的方法,并通过仿真验证。     

双星导航与捷联惯导系统在快速载体组合制导中的应用研究

利用卫星导航信息修正惯导信息是一种常用的信息融合方法。以捷联惯导(SINS)为基础，结合双星定位系统的特点，为了满足高动态载体高精度定位的需求，对于所提供的导航信息要求提供对应的延迟时间。分别建立了SINS和双星系统的导航方程，分析了它们的误差组成与特性。以此为基础，把双星导航与惯导导航数据中的位置差数据建立成时变参数的时间二次多项式形式，根据它们采样周期不一致的特点，并且双星导航数据时间间隔存在一定随机性的问题，采用递推最小二乘法(RLS)对位置误差模型的参数进行估计，进而得到临近周期实时补偿的位置与速度误差函数，与SINS数据复合就得到了融合后的高精度数据。该方法不需要对于误差的先验知识有所了解。『方真结果说明了这种方法的有效性。     

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。     

高精度捷联惯导系统的系统级标定方法

针对现有的标定技术存在较大误差、且误差随着位置偏离的增加而增加的问题,提出一种迭代求解的方法。基于高精度捷联惯导系统的一般输出模型,推导出误差模型,通过简单的位置编排,激发出导航速度误差,反推出误差参数,并不断修正输出模型参数,使导航误差不断减小,达到高精度捷联惯导系统标定目的。分析结果证明：该方法标定精度高、方法简单,无需精确的寻平和寻北,能够满足导航需要,具有较高的工程实用价值。     

测速雷达电波折射误差修正方法研究与应用

利用实测数据,对测速雷达测量数据的Hopfield模型和分段模型电波折射误差修正方法进行修正精度的检验分析,并就初始弹道精度对电波折射误差修正精度的影响进行分析。     

一种长航时捷联惯导系统单点综合校正方法

针对长航时捷联惯导系统的误差发散问题,提出一种基于惯性系的单点综合校正方法。采用GPS提供的位置信息和天文导航提供的航向信息构成外观测量。在建立动态误差模型过程中,利用外观测量信息对系数矩阵中的经度、纬度误差及天向失准角进行修正。相对于由惯导系统解算值确定系数矩阵的传统综合校正方法,该方法误差模型中系数矩阵的精度仅由外观测量信息精度决定,不引入惯导系统解算误差。该方法无需对载体运动进行限制,且陀螺常值漂移的估计精度不受校正间隔的影响。仿真结果表明了该方法的有效性。     

9月17日02

针对海上舰船摇摆引起的舰载经纬仪巨大定位及测量误差问题,提出一种船摇误差修正的高精度解决方案。本文利用惯性导航系统测量出的船体摆动姿态角和GPS局部基准定位信息,对舰载经纬仪实时站址数据和测角数据做了船摇修正处理,并研究了站置误差对测角精度的影响。通过对修正前后数据做误差比对分析,提高了海基测控装备外弹道的测量精度。试验证明该方法简单、实用,修正后精度满足使用要求,可以推广应用。     

安卓GNSS 与足部MEMS 融合的单兵导航系统

为建立轻巧便携、功能集成的单兵导航系统,基于单兵导航系统的功能架构进行探讨。对安卓智能终端 与足部微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)融合建立单兵导航系统进行适用性和可行性分析,研究 安卓全球导航定位系统(global navigation satellite system,GNSS)数据获取和高精度定位加工使用,将安卓GNSS 与 足部MEMS 融合,同时5G 通信赋能。研究结果表明：该架构能实现单兵室内外高精度定位的方法,为单兵导航系 统建设提供参考。     

用于自主导航的SAR/多普勒雷达一体化技术设计

面向复杂电磁环境下不依赖卫星的自主导航作战需求,研究一种多普勒雷达和合成孔径雷达(SAR)成像一体化设计技术。利用多普勒雷达完成高精度测速,测速精度优于0.2%,能实时精确地修正惯性制导的速度累积误差,提升导航精度。采用SAR成像技术通过景象匹配修正惯性制导的位置累积误差,从而实现高精度的完全自主导航。针对一体化技术引入的刚体平台对SAR成像精度的影响,利用惯性制导的瞬时高精度特性,对该平台下SAR成像进行实时补偿,并给出仿真结果。研究结果表明：经补偿后SAR图像方位向分辨率由6.01 m提升至2.88 m,聚焦深度由1.3 dB提升至-30 dB,满足景象匹配修正要求;该一体化技术同时兼顾测速和SAR成像精度,方法有效,满足自主导航作战需求。     

弹道导弹捷联惯导/卫星系统/天文系统组合导航研究

捷联惯导/卫星系统/天文系统(SINS/GNSS/CNS)实现了优势互补,是提高弹道导弹命中精度的一种重要导航方法.设计基于UD-UKF滤波的组合导航系统无重置联邦滤波器,在发射惯性坐标系下建立sINS/GNSs/CNs组合导航的数学模型,对比分析SINS/CNS、SINS/GNSS及SINS/GNSS/CNS对惯导参...     

基于相位控制的惯性与卫星超紧组合导航系统信号解调方法

卫星导航极易受到复杂环境下的干扰信号影响,捷联惯性导航系统（SINS）与卫星导航系统(GNSS)超紧组合导航技术可提高卫星接收机在信号干扰环境下的工作性能。在对比分析紧组合与超紧组合实现方案及北斗B1信号调制方式的基础上,提出基于相位控制的SINS与GNSS超紧组合环路信号解调方法,进一步分析SINS与GNSS超紧组合环路信号跟踪特性。对卫星信号受干扰环境及动态条件下的相位控制超紧组合与频率控制超紧组合方法的导航性能进行试验对比分析,结果表明相位控制超紧组合方法具有更稳定的定位性能,并可提高约7 dB的抗干扰能力。     

以高精度惯组为参考的MEMS惯组参数在线估计方法

针对传统冗余惯性导航系统存在成本高,体积大,功耗大的问题,提出采用低精度MEMS惯组参与惯性导航冗余的导航系统冗余模式.利用MEMS惯组单次通电稳定性具有优势的特点,利用高精度惯组信息对低精度惯组参数进行在线估计.免除因增加惯性器件导致射前标定的大工作量.针对导航参数在飞行器飞行过程中可能发生变化的问题,提出一种自适应滑动窗口估计方法,利用数据的分散性对有效估计时间进行决策,并采用最小二乘法对参数进行估计,仿真结果表明该方法是有效的.     

利用IMU进行脉冲修正的控制规律分析

文中通过对捷联式微型惯性测量系统的研究,得出由其在火箭弹飞行攻击过程中测量出的加速度和角加速度,并按照由此得出的位置及姿态角,在有控火箭弹已知模型的基础上,通过计算机仿真证明了末端修正的可行性,给出了具有实际意义的结论。     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。     

军用运输车辆高精度定位导航研究

针对军用车辆导航应用的高可靠、抗干扰、低成本需求,设计以北斗(Beidou navigation satellite system, BDS)与惯导(inertial navigation system,INS)松组合为核心,融合地图匹配、车辆运动信息辅助等方法的高精度定位 导航方案。分析车载BDS/INS 松组合信息融合过程和方法及车载里程计/捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)补偿组合算法,并基于此定位导航方案进行仿真分析,研制导航定位模组并进行道路测试。仿真和道 路测试结果验证了该定位导航系统的有效性。