车载组合导航系统里程仪标定方法的研究

航位推算系统是车载组合导航系统中的主要组成部分，里程仪作为航位推算系统中的主要传感器，其标定系数的准确程度将影响整个车载组合导航系统的定位精度，因而里程仪系数的标定方法是车载组合导航系统中研究的一个重点内容。本文基于里程仪的工作原理，给出了3种里程仪系数的标定方法，并对它们的优缺点进行了比较。     

SINS/GPS/TACAN组合导航的联邦卡尔曼滤波方法

针对无人机飞行末段的飞行特点,提出了一种用战术空中导航系统(TACAN)辅助惯性导航系统(INS)、全球卫星定位系统(GPS)的新组合导航模式。详细推导了一种系数加权的联邦卡尔曼算法,并将此算法运用到SINS/GPS/TACAN组合导航中。通过融合导航系统的导航信息估计出组合导航系统的误差状态量,以提高导航系统定位精度。此算法不必计算加权矩阵,从而避免了求解滤波误差方差阵的逆矩阵,运算速度有所提高。仿真计算结果表明,该算法可抑制滤波发散,并提高导航系统的精度和速度,此组合导航模式有较好的容错性和环境适应性,具有实用价值。     

捷联惯导/航位推算组合导航算法研究

当捷联惯组(SIMU)安装到载车上存在安装误差时,航位推算误差与安装误差、里程计刻度系数误差、初始对准误差有关。利用捷联惯导系统和航位推算系统构成组合导航系统可实现对上述误差的估计。为此,推导了惯组和载车间存在安装误差时的惯导/航位推算组合导航系统的系统方程。仿真分析表明,组合导航系统可有效估计出安装误差、水平陀螺随机常值漂移和加速度计随机常值偏置。     

GPS／DR车辆导航系统研究

随着城市车辆的急剧增长和道路交通状况的紧张,以ＧＰＳ定位技术为主的民用车辆的定位导航和监控技术得到了飞速发展。本文研究ＧＰＳ和航位推算系统ＤＲ的组合导航技术,给出了ＧＰＳ／ＤＲ组合导航系统的设计方案。由ＧＰＳ接收机,压电陀螺仪和车载里程仪组成的多传感器系统通过卡尔曼滤波器实现信息融合,以提高ＧＰＳ／ＤＲ组合系统导航精度。本文也对ＧＰＳ／ＤＲ系统的工程实现做了探讨。     

一种新型GPS/DR组合导航系统

利用三个陀螺仪和一个里程计提出一种新型GPS/DR组合导航系统。首先推导了这种组合导航系统的状态方程,然后给出了松组合方式的滤波方程。最后用实测算例对这种新型组合导航系统进行了验证,结果表明,相比于SINS系统、传统的DR系统,这种DR系统在车载系统应用中具有更好的优势;而且这种组合导航系统能够很好地提高单一导航系统的导航精度。     

INS/GPS多传感器车载组合导航系统算法研究

理论分析光纤陀螺和石英挠性加速度计的传感原理,对组合导航系统中的惯性测量单元(IMU)建立相应的误差模型,其误差模型包含了IMU传感器的标度因数的非线性模型、零偏的漂移模型、交叉耦合误差模型和标度因数、零偏的温度模型等。针对建立的误差模型进行误差补偿,同时针对车载环境设计了IMU传感器信号的数字滤波器,提高组合导航系统在车载环境下的适应性。GPS、高度计、里程计等多传感器信息的引入克服了惯性传感器独立长时间导航的发散问题。针对车载组合导航系统的非线性误差模型,设计了UKF组合导航算法,进行仿真和跑车试验,该方法能有效改善组合导航系统在劣等路面跑车试验效果。     

BDS/GPS组合导航定位研究

导航系统组合处理有利于提高导航定位的精度及可靠性。普通组合处理采用将不同系统的误差方程来联合求解,计算相对容易,但是会受到卫星几何分布和外部观测条件的影响。针对普通组合处理方法的缺点,改进组合处理方法利用了不同导航系统时差在一段时间范围内波动不是很大且比较稳定的特点,对导航系统时差进行了建模平滑处理,再利用得到的导航系统时差进行组合导航定位处理,并利用实测数据分析了BDS/GPS组合导航定位的效果。实验结果表明,该方法可以显著提高组合定位的精度及稳定性,尤其在各种恶劣条件,如卫星接收数减少的情况下可继续提供定位服务,提高了导航系统的可用性。     

基于GPSANS实现某自行高炮导航系统的改造设计

为提高某高炮导航性能,在分析GPS和INS导航优缺点的基础上,采取GPS/INS的组合导航方式对某自行高炮的导航系统进行改造.分别介绍了GPS和INS的导航原理,给出GPS/INS组合导航系统的数学模型并对关键技术进行说明,使用自适应卡尔曼滤波对数据进行处理.实验表明该系统改善了炮车单独使用INS造成的误差积累问题.     

空地制导弹药的MIMU/GPS组合导航系统研究

针对空地精确制导弹药对低成本、高精度和高可靠性导航系统的需求,设计了MIMU/GPS组合导航系统.该系统采用了MEMS的IMU和GPS进行组合,利用位置、速度组合模式,采用渐消自适应Kalman滤波器估计并修正惯导的误差.通过地面跑车试验进行了验证,试验结果表明:组合导航系统误差得到了有效的抑制,导航精度满足空地制导弹药的导航要求.     

改进自适应UKF在组合导航系统中的应用研究

为了提高组合导航系统的导航精度,将改进自适应UKF滤波算法应用于SINS/GPS组合导航系统中,该组合导航系统为松组合方式。分析了UKF滤波算法的解算步骤,通过分析得出了UKF算法的特点;结合自适应估计原理,将自适应因子引入UKF算法中,得到了应用于组合导航系统的改进自适应UKF算法;通过计算机仿真,得出了组合导航系统的仿真结果,并对2种算法进行了对比分析。仿真结果表明,改进自适应UKF能够抑制组合导航系统初值选取的偏差影响,降低系统状态模型扰动的影响,提高导航精度。     

基于神经网络的HRG标度因数辨识方法

惯导系统要求半球谐振陀螺仪在其大的动态范围内具有较高精度,而传统的基于最小二乘拟合的半球谐振陀螺仪标度因数辨识方法所得到的标度因数精度不高,引起较大的导航误差。为提高半球谐振陀螺仪标度因数的辨识精度,文中提出了一种基于神经网络的标度因数辨识方法,利用神经网络误差反传的梯度下降动量学习算法,对半球谐振陀螺仪的标度因数进行辨识,通过试验验证了该方法的可行性,为提高半球谐振陀螺仪工作精度,减小惯导系统导航误差提供了依据。     

36维Kalman滤波的激光陀螺捷联惯导系统级标定方法

分析了系统级标定的研究现状,建立了惯导系统误差模型。额外考虑加速度计二次项误差系数与内杆臂参数对系统的影响,提出了一种36维Kalman滤波系统级标定方法。设计了合适的标定路径,建立了Kalman滤波模型。仿真及实验结果表明,激光陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.001()/h和9 g,标度因数误差估计精度分别优于3 ppm(1 ppm=10-6)和2 ppm,安装误差角估计精度分别优于1和3,二次项误差系数估计精度优于410-10 s2/m,内杆臂参数估计精度优于3 mm,满足高精度惯导系统的标定要求。     

捷联惯导系统复杂误差参数系统级标定方法

重点研究捷联惯导系统复杂误差模型的建立,提出了一种新的包含加速度计内杆臂参数和温度误差系数的系统级标定方法。该方法基于45维卡尔曼滤波器对误差参数进行辨识估计,并通过温度控制试验箱控制标定过程中的温度变化。仿真实验表明该方法能够同时标定出激光陀螺和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计的内杆臂参数和温度误差系数。导航实验结果表明,对标定参数进行多误差源补偿之后,10 h导航实验水平最大定位误差为0.6 n mile （1 n mile=1.852 km）,相较于不经过补偿,导航精度提升了37.5%。     

火箭弹载捷联惯导简易标定路径设计

捷联惯导误差标定中考虑的误差主要包括零偏误差、刻度系数误差、安装误差。标定的误差参数越多,难度越大,并且火箭炮在发射标定阶段无线运动,只能进行两自由度角运动,导致误差参数基本不可观测。如果能抓住影响导航精度的主要误差,将可简化标定算法,简化标定过程,提高标定效率。基于这样的思路,将旋转的弹丸类比为旋转惯导,从误差方程入手,采用提取误差直流分量的方法对飞行中的弹载惯导进行误差分析,得出影响导航精度的主要误差参数,然后提出了利用机动前后速度误差的变化的方法进行机动方式设计,该方法不需要求解微分方程,大大降低了计算量。仿真结果表明,所提出的简易标定方案解决了发射准备阶段激励不足,不能进行有效标定的问题。     

正四面体冗余惯导全参数现场快速标定方法

正四面体冗余惯导系统（RINS）具有高可靠性、高精度等特点,而误差标定是实现高精度导航解算的必要手段。当前正四面体RINS的误差标定均需要利用高精度转台实现,不仅标定成本高、标定时间长,而且在外场等硬件条件不足的情况下无法进行全误差参数的标定。针对这一问题,提出了一种无需高精度转台的正四面体RINS全误差参数现场快速标定方法。首先,建立了正四面体RINS的误差模型;然后,根据解析粗对准姿态误差矩阵与正四面体RINS零偏的关系提出了基于六位置的零偏标定方法;之后,设计三位置旋转方案进行陀螺仪的标度因数和安装误差标定;最后,利用零偏标定的六位置方案进行加速度计的标度因数和安装误差标定。仿真及试验结果表明,该方法能有效地标定出所有误差参数,在1 h静基座导航试验中,标定后北向定位精度从61.065 5 km提升至0.476 7 km,东向定位精度从161.202 7 km提升至4.842 2 km。     

基于24位置的MEMS惯性传感器快速标定方法

针对微惯性测量单元原始输出信息受零偏、标度因数、非正交误差等误差项干扰影响测量精度的问题,提出一种无需借助高精度转台的MEMS IMU快速原位标定方案。在分析MEMS惯性传感器输出特性的基础上建立传感器误差模型,利用六面体夹具设计IMU 24位置连续转停标定方案,以重力及各次旋转角度为参考信息完成传感器误差标定。针对加速度计零偏、标度因数、非正交误差9个参数构造标定模型,采用牛顿法估计误差参数最优值,考虑陀螺仪零偏与标度因数6个误差参数,利用最小二乘法计算误差参数最优估值。分别进行加速度计、陀螺标定补偿实验,实验结果表明,提出的MEMS IMU快速原位标定方法能快速得到传感器误差参数,提高了输出数据精度。     

激光陀螺捷联惯性导航系统IMU误差标定

针对激光陀螺捷联惯性导航系统惯性测量单元(IMU)误差标定对转台精度、基座对北和调平要求较高,以及系统工作时激光陀螺抖动、长时间工作温度升高、算法复杂等因素,提出了以速度为观测量,采用以最小二乘拟合法的系统级标定法。通过三轴转台多位置测量：静止 转动 静止,快速辨识三轴激光陀螺和三轴加速度计正交安装误差、传感器零偏、刻度因子等24个误差参数,整个标定过程时间约2 h,多位置对准航向、横滚、俯仰测试精度优于0.012°。实验表明,采用该方法算法简单,操作过程便捷,可以有效提高激光陀螺捷联惯性导航系统IMU精度。     

惯性系统中加速度计标定方法研究

在惯性导航系统中,传统的加速度计标定方法有些对转台依赖性比较高,对转台无依赖性的方法精度又比较低.对此,提出一种无需转台的加速度计高精度标定方法.该方法只需要采集十二个位置的静态加速度计输出数据,即可对加速度计零偏、标度因数、安装误差等系数进行高精度标定.实验结果证明,该方法与传统无转台加速度计标定方法相比,具有更高的精度.     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

陆用组合导航中Janus配置的激光多普勒测速仪的标定方法

在陆用组合导航领域,激光多普勒测速仪作为速度传感器能够与捷联惯导系统组成组合导航系统。为了抑制车辆颠簸引起的倾角变化对传统激光多普勒测速仪的影响,文中给出了基于Janus配置的分光再利用型激光多普勒测速仪。针对其与惯导系统组合导航过程中该配置结构测速仪的误差参数,文中首先推导了该测速仪的速度误差模型,在此基础上提出了差分GPS辅助的Kalman滤波标定法。实施了仿真及车载组合导航实验验证该方法的有效性。实验结果表明:文中提出的标定方法是有效的,误差参数补偿后的Janus配置激光多普勒测速仪能够大大提高组合导航定位精度。