摇摆状态下车载捷联惯导系统初始对准方法研究

为了减小车载捷联惯导系统动态条件下的粗对准误差,使系统顺利进入精对准和导航阶段,对车体摆动干扰的特点进行了分析,提出一种补偿摆动误差,提高粗对准精度的方法;采用捷联惯导系统误差模型和卡尔曼滤波器,实现摇摆状态下车载捷联惯导系统精对准.仿真结果表明,补偿摆动误差后,基本消除车体摆动干扰,得到与静基座粗对准相当的结果;摇摆状态下精对准估计精度与静态估计结果基本一致,从而证明该对准方法的可行性与有效性.     

基于可观测度分析的捷联惯导初始对准方法

输出校正和反馈校正是捷联式惯导系统初始对准的两种传统方法,可观测度是衡量卡尔曼滤波状态估计效果的量度。为提高捷联惯导初始对准的精度,分析了状态的可观测度与反馈校正对初始对准精度的影响,得出状态的估计效果与使用的校正方法有关,正确的反馈量可提高估计精度。因此,该文提出了一种基于可观测度分析的自适应反馈校正方法,并分别使用3种校正方法进行地面静基座初始对准仿真实验,实验结果表明此方法可有效提高对准精度。     

模糊自适应滤波在捷联惯导初始对准中的应用

传统卡尔曼滤波应用于捷联惯导初始对准中由于模型参数、噪声的统计特性不确定,影响估计效果.而模糊自适应卡尔曼滤波能按照模糊推理原理逐步校正系统的观测噪声协方差阵,具体实现是通过观察残差的理论值是否接近于其实际值,系统调整观测噪声协方差的加权以达到修正观测噪声协方差阵的目的,进而提高系统的对准效率.在噪声统计特性未知时,比较了常规卡尔曼滤波与模糊自适应卡尔曼滤波在初始对准中的应用效果.仿真结果表明,这种算法能有效提高系统的滤波效果,是一种较理想的初始对准滤波方法.     

捷联式惯导系统两种对准方案研究与比较

分析了静基座条件下系统的误差模型与量测方程,应用反馈校正卡尔曼滤波器对状态误差值进行估计,并与传统的开环卡尔曼滤波器估计结果进行比较.通过仿真结果表明,反馈校正卡尔曼滤波估计结果精度高,收敛速度快,更能真实地反映系统误差状态的动态过程.     

捷联惯导系统动基座传递对准研究

针对动基座传递对准,为了提高对准精度和缩短对准时间,本文采用"速度匹配"方案,通过载机不同的机动方式,由卡尔曼滤波算法估出计失准角。结果表明设计在满足飞行操作简单的条件下,对准精度高和时间短,为工程使用提供参考。     

车载捷联惯导系统粗对准中摆动误差补偿研究

分析了在风吹或地面松软等情况下,车体摆动干扰的特点,提出了一种车载捷联惯导系统补偿摆动误差,实现粗对准的方法:利用加速度计输出信息修正陀螺信号,然后采用修正后的陀螺信息和加速度计的平均信息,实现初始粗对准。仿真结果表明,该补偿方法基本消除了车体摆动干扰影响,补偿后的粗对准结果与静基座粗对准结果相当,从而在车体摆动情况下缩短了精对准时间,提高了对准精度。     

多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究

针对捷联惯导系统初始对准精度问题,提出了一种采用多普勒计程仪辅助捷联惯导系统进行初始对准的方法。分析了多普勒计程仪测速误差的形式,建立了多普勒计程仪与捷联惯导系统的误差模型,通过输出校正的方法修正多普勒计程仪的速度信息,为惯导系统提供准确的载体速度信息,采用卡尔曼滤波进行捷联惯导系统的精对准。并对舰船匀速直航状态时,多普勒计程仪辅助捷联惯导系统的初始对准进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明:该方案能有效地解决舰船的初始对准问题,收敛速度较快,而且具有较高的精度。     

激光捷联惯导系统射前自标定方法

在分析激光捷联惯导系统静态误差模型的基础上,从系统实际应用情况出发,该文研究了激光捷联惯导系统射前自标定法。该方法充分利用了激光捷联惯导系统自身测量数据,在不依赖外界基准信息情况下,通过导弹起竖和转动获取所需标定位置,完成了误差系数自标定。实验结果表明,该文研究的激光捷联惯导系统射前自标定法能够达到标定精度要求,实现简单方便,具有较强的工程实用性。     

基于MEKF的捷联惯导初始对准算法研究

在某些对精度要求不是很高的领域微机电系统(MEMS)等低精度捷联惯导系统因其造价低等特点而得到广泛应用。由于传统的初始对准方法不能估计除姿态以外的任何量,故不适用于MEMS等低精度捷联惯导系统。该文研究了一种基于姿态估计的初始对准方法,并使用乘性扩展卡尔曼滤波进行对准,在姿态对准的同时实现对惯性器件误差的建模估计。在实现初始对准的基础上显著降低了计算量。     

车载激光捷联惯导系统行进间对准方法

针对车载激光捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低的问题,提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法.针对行进间对准过程中存在的晃动干扰,采用惯性系下的姿态实时更新方法跟踪姿态变化,以克服角晃动干扰,并对比力方程进行积分以减小线振动干扰,同时结合姿态最优估计求得...     

火箭弹MEMS陀螺捷联惯导系统

火箭弹正朝着远程化、精确制导化方向发展,制导装置是其中的核心.该文采用微机电系统(MEMS)陀螺、石英挠性加速度计、高动态GPS接收机、高速导航计算机等硬件及捷联惯性导航和卡尔曼滤波算法,研制了小型捷联惯性/GPS组合导航系统.该组合导航系统具有体积小,精度高,成本低等特点,试验表明该惯导系统可以满足增程火箭弹制导要求.     

基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准技术

针对摇摆基座的粗对准问题,提出了一种精度更优的粗对准方法。根据三维坐标矢量与旋转四元数间的内在关系,基于Wahba问题的求解原理,将双观测矢量的最优姿态阵求取问题归结为一个典型三角函数最大值的求解问题。阐述了Wahba问题的求解原理,分析了Wahba问题与最优四元数估计法的关系,剖析了最优四元数估计算法的复共线性,设计了基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准方案,并与传统TRIAD算法和最优TRIAD算法进行了应用比较。蒙特卡洛500个样本的仿真结果表明,采用基于最优四元数估计的粗对准法的方位姿态估计精度远优于TRIAD算法和最优TRIAD算法,能使方位失准角的变化幅值控制在角分级,在此基础上能更好实现摇摆基座下惯导系统精对准。     

舰载机惯导快速传递对准的联邦滤波器设计

针对舰载机快速反应的要求,提出速度+姿态+角速度匹配的快速传递对准方法。基于联邦滤波的分散化并行滤波思想,设计了一种基于高斯马尔可夫估计的最优加权最小二乘的传递对准联邦滤波器,有效解决集中卡尔曼滤波进行传递对准时存在的状态维数高、计算量大和滤波更新率低的问题。给出了此方法的数学模型,设计了快速传递对准联邦滤波器结构和信息融合算法,并在舰载条件下进行了仿真验证。仿真结果表明,采用该文提出的联邦滤波器与集中滤波器精度相当,且快速性好。主滤波器在4s内完成了对失准角的估计,而子滤波器在1s内就完成了对舰体静、动态挠曲变形角的估计,估计精度均在2′以内,计算量也减小了。     

自适应卡尔曼滤波在SINS静基座初始对准中的应用

由于捷联惯导系统模型参数往往与实际的物理过程具有一定的偏差,并且系统的噪声与量测噪声的统计特性不是精确已知的,因此采用常规的卡尔曼滤波算法不能获得理想的滤波效果。为避免滤波发散,采用Sage-Husa自适应滤波算法应用于捷联惯导初始对准,仿真结果表明该方法相对于卡尔曼滤波方法在收敛精度和速度上都有很大的改进。     

连续旋转型光纤捷联惯导系统角速度误差补偿

旋转调制技术在有效抑制惯性器件漂移的同时,也使测量误差更加复杂,只有对这些误差进行补偿,才能发挥旋转调制的效果。为此分析了光纤陀螺敏感轴与旋转轴间不正交角、旋转轴涡动、时间不同步量、敏感轴间不正交角等误差造成的影响,建立了各自的误差补偿模型,并设计了一种基于单轴转台和单元体自身旋转的误差标定方法。结果显示,温补后的敏感轴与旋转轴之间不正交角标定精度优于0.2″,敏感轴之间不正交角标定精度优于1.4″,时间不同步量的标定精度优于0.06ms,经旋转调制和误差补偿后的等效光纤陀螺漂移由0.050°/h改善至0.015°/h。为低成本高精度惯导系统的实现建立了基础。     

激光捷联惯导多矢量定姿法晃动基座粗对准

针对激光捷联惯导晃动基座下受载体运动干扰难以实现粗对准这一问题,提出了一种惯性系下基于多矢量定姿的粗对准方法。首先分析了基于双矢量定姿的惯性系粗对准算法的原理和不足,在此基础上推导了基于多矢量定姿的粗对准模型,并对新方法进行了仿真验证。结果表明,与传统双矢量定姿惯性系对准方法相比,采用多矢量定姿能更充分利用观测信息,有效抑制干扰运动对对准精度的影响,建立更准确的捷联矩阵,同时使对准结果具有更好的稳定性。     

捷联惯导系统任意方位两位置的对准模式

为了实现快速精确对准,研究了绕任意轴捷联惯导系统（SINS）的两位置对准问题。首先建立了一种基于李雅普诺夫变换的SINS等价误差模型。应用该模型,对SINS分别绕方位轴、俯仰轴和横滚轴两位置对准时系统的可观测性进行了定量分析,明确了SINS绕3个正交轴旋转系统的可观测性。通过引入弹体坐标系与导航坐标系之间的旋转角速率代替姿态矩阵,使导航坐标系中的转动坐标轴可以指向三维空间的任意方位,得到了弹体绕任意轴旋转两位置对准时系统状态变量误差的变化规律。研究结果可为SINS静基座快速精确对准及其工程应用提供参考。     

惯性系下捷联惯导系统最优两位置对准

惯性系卡尔曼滤波对准的状态量不完全可观测,针对这一问题,提出惯性系两位置对准。根据分段线性定常系统理论和奇异值分解法分析惯性系两位置对准算法的可观测性,分析结果表明横摇、纵摇和航向3个轴中绕航向轴旋转时系统的可观测度最高。然后,以航向误差作为参考指标进行仿真,确定了绕航向轴旋转180°的两位置对准为最优。     

定位用SINS/GPS组合算法仿真及分析

从SINS／GPS（Strapdown Inertial Navigation System／Global Position System）组合系统算法设计的总体方案入手，给出了低动态载体定位或高动态载体短时定位用的一种捷联解算算法，推导了SINS／GPS组合算法采用的惯性测量误差方程，结合某载体运动参数，对几种情况下的SINS／GPS组合定位误差进行了仿真，并对仿真结果进行了比较，为工程应用奠定了基础。