激光陀螺旋转调制惯导高纬度地区导航算法分析

针对当地水平地理坐标系在高纬度地区失效的问题，在格网坐标系下对惯性导航算法重新进行了编排，并分析了格网坐标系表示下的惯导误差方程。结合激光陀螺旋转调制惯导的特点，设计仿真实验和实际实验对格网坐标系下的惯导算法有效性进行验证。实验结果表明，以格网坐标系作为导航坐标系，能够解决高纬度地区经线汇聚带来的计算问题。     

空间态势场景中OpenGL视点控制策略与实现

OpenGL视点控制是决定空间态势可视化效果的关键技术之一。本文首先介绍OpenGL视点坐标系统相关原理;其次,提出了基于球坐标系的视点控制算法,考虑到OpenGL视点设置函数提供的函数接口为笛卡尔坐标系下视点,实现了笛卡尔坐标系下视点与球坐标系下视点间的相关转换;然后推导了球坐标下的视点平移、旋转和缩放;给出了该视点控制方法在空间态势场景中的应用。     

高分辨雷达/红外成像复合系统的空间配准方法

为实现高分辨雷达/红外成像复合制导系统的空间配准,首先提出了一种基于无偏转换测量的精确极大似然坐标变换法来完成由球坐标系到笛卡尔坐标系的坐标转换,然后提出了一种通过标定雷达和红外相机实现空间配准的方法.为提高空间配准的精度,用提出的坐标变换法估计目标在笛卡尔坐标系下的真实位置,在红外图像处理中提出了一种多灰度细分质心算...     

捷联惯性导航系统旋转调制技术研究

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能在不使用外部信息的条件下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该技术在国外潜艇和舰船上已得到成功应用,旋转捷联惯性导航系统的误差传播方程是研究旋转捷联惯导系统初始对准、系统级标定等的基础.基于此,推导了以地理坐标系为导航坐标系的单轴旋转捷联惯性导航系统的导航方程和误差传播方程(位置误差方程、速度误差方程、姿态误差方程),给出了误差传播的仿真结果.仿真表明,若采用单轴旋转调制技术,陀螺仪常值漂移和加速度计零偏引起的导航误差都可以得到有效补偿,而初始位置误差、速度误差及姿态误差引起的导航误差得不到补偿.将旋转调制技术应用于捷联惯导系统,能极大地提高武器系统的长期工作精度.     

GPS定位和测速的解算过程

从GPS定位和测速的原理出发，详细介绍了利用伪距定位和载波多普勒频移测速的计算过程，着重阐述了在WGS－84坐标系中GPS导航星瞬时位置和速度的计算过程；详细阐述了将GPS接收机在WGS－84坐标系中定位坐标转换成地心大地坐标系中的坐标的计算过程，给出了载体运动速度大小的计算及其方向的确定。     

惯性导航位移参数在大地坐标系中的严密计算方法

对高速移动的物体进行连贯、精准的全球实时定位,需要运用在多方面互补的全球导航卫星系统(GNSS)和惯性导航系统(INS)进行组合导航(GNSS/INS)。针对两种导航系统所属坐标基准不统一的问题,提出了以全球导航卫星系统所依据的大地坐标系为基准,将惯性导航系统测得的三轴位移参数转换为参考椭球上沿大地经度、大地纬度和大地高方向位移值的严密计算方法。从而实现该组合导航系统中两种不同基准导航参数的精确融合,进而有效增强了GNSS/INS组合导航系统的精确性、稳定性和可靠性。     

采用惯性MEMS开发高精度导航系统

惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统。其工作环境不仅包括空中、地面，还有水下。该系统通过测量载体在惯性参考系的加速度，将它对时间进行积分，且把它变换到导航坐标系中，就能够得到在导航坐标系中的速度、偏航角和位置等信息。本文介绍了采用惯性MEMS开发的具有成本效益的高精度导航系统。     

视线坐标系带多普勒观测的雷达目标跟踪

雷达观测量与目标状态呈非线性关系,使目标跟踪成为非线性滤波问题,目标状态估计精度与跟踪滤波算法复杂度成了一对不可调和的矛盾。提出了在视线坐标系中建立观测方程,将笛卡尔坐标系中的目标运动方程转换到视线坐标系中,使得雷达观测量尤其是多普勒速度观测与目标状态呈线性关系,并推导得到了该坐标系下的卡尔曼滤波算法,比较了与标准卡尔曼滤波算法的不同。仿真结果表明,该算法不仅能改善跟踪滤波效果,还明显降低了算法复杂度,节省了运算时间。     

数控车床加工非圆曲线宏程序的编写方法

为方便加工零件上不同位置的非圆曲线,采用坐标系平移的方法,将给定非圆曲线表达式的原坐标系向数控车床建立的工件坐标系分别沿x,y轴进行平移,使两坐标系的坐标原点重合,再将待加工的非圆曲线方程转化为数控车床工件坐标系中的非圆曲线方程,最后只需针对数控车床工件坐标系中的非圆曲线方程进行粗车循环与宏程序联合编程,即可方便地实现零件加工。建立了加工不同位置非圆曲线宏程序编写模式。提出的坐标系平移方法,可方便地对不同位置的非圆曲线在建立数控车床工件坐标系中建立新的表达式方程,该方法数学计算简单,适用于各类非圆曲线的宏程序编写。     

捷联惯导系统速度误差补偿实用算法

捷联式惯性导航系统在姿态矩阵和位置矩阵的解算中会产生滞后误差,由于真实参考坐标系和计算参考坐标系在实际系统中并不重合也将产生计算误差,为此须对速度误差进行补偿.该文提出将速度计算分做两步进行,先在机体坐标系里完成带补偿的速度增量计算,再在游动坐标系里实现由惯导基本方程得到的速度计算公式.实际试验表明,这种实用算法比常规的速度计算方法有效改善了系统的定位精度.     

无人机导航系统设计问题研究

导航系统是无人机的核心系统之一,主要用于向无人机提供速度、位置和飞行姿态等数据,引导无人机沿规划路线安全准时飞行.文章描述无人机的坐标系统,介绍INS(惯性导航系统)和GPS(全球定位系统)两种常用无人机导航系统的基本流程和应用领域,分析地图读取和天文导航等两种位置固定导航方法的工作原理,说明加速度计、陀螺仪、空速传感...     

郎为民1,姚晋芳2,余亮琴1,邹力1,王振义

导航系统是无人机的核心系统之一,主要用于向无人机提供速度、位置和飞行姿态等数据,引导无人机沿规划路线安全准时飞行。文章描述无人机的坐标系统,介绍INS(惯性导航系统)和GPS(全球定位系统)两种常用无人机导航系统的基本流程和应用领域,分析地图读取和天文导航等两种位置固定导航方法的工作原理,说明加速度计、陀螺仪、空速传感器和高度传感器等导航传感器的主要用途和测量指标,归纳导航系统的设计过程。     

基于海上高纬度地区导航设备应用方法研究

船舶在北极海区活动的战略价值,以及未来北极航线所具有的潜在的巨大经济利益, 客观上已对我国航海工作者、科研试验人员提出了开展高纬度地区航行前瞻性研究的要求。由于客观原因,在高纬度地区确定船位的使用方法方面的研究较少,本文将简单的介绍高纬度地区航行的导航条件、舰位计算、航向的确定等。     

固定区域平滑及其在惯导初始对准确度评估中的应用

对紧急起动下的坦克车载捷联惯导系统对准精度进行评估,即利用卡尔曼滤波技术把导航坐标建立时刻的惯导导航坐标系偏开所要求的导航坐标系的误差角估计出来,这对于分析惯导系统的导航精度具有重要的意义。     

零速修正技术在车载惯性导航中的应用研究

针对车载惯性导航系统由于无外部信息长时间运动导致的误差积累的问题,提出一种运用动态零速修正技术来提高导航精度的方法。利用零速修正技术的约束条件,构造观测量;用基于普条件数可观测理论对系统各状态进行了可观测性分析,确定卡尔曼滤波器的滤波效果,并进行仿真实验对姿态角误差、速度误差进行了估计。实验表明,在惯性导航系统中,零速修正技术很大程度上提高了导航的位置、速度、姿态信息,有效地确保了车载导航的导航精度。     

基于单浮标的水声/惯性组合导航定位与试验验证

惯性导航由于其无源、自主等优点,在水下导航中处于中心地位,但惯性导航误差随时间增大,很难长时间提供精确的导航信息。针对此问题,本文提出一种基于单浮标的水声/ 惯性组合导航定位方法,借助水下潜航器的速度和方位信息,通过实际浮标和 3 个虚拟浮标的位置以及与水下潜航器之间的 4 个距离观测量,采用长基线导航定位技术,实现水下潜航器导航定位。试验结果表明,该方法相比惯性导航,减小了误差,提升了定位精度,可保证水下潜航器长航时实施水下作战任务。     

外部测量装置的捷联惯导对准方法

在室内组合定位系统中,不同子系统之间相互姿态关系的确定是通过对准过程实现的。使用惯性器件进行组合定位,通常航姿参考系统AHRS是以地理坐标系(E-N-U)作为导航坐标系。然而,在室内导航任务中,导航坐标系一般根据用户需求建立在厂内标志点或工装坐标系等自定义位置。针对这一问题,提出一种将地理坐标系与自定义坐标系相互转换的新方法,通过激光跟踪仪建立的外部基准,提出了基于方向余弦矩阵的标定算法,实现了地理坐标系与外部参考坐标系之间的相互转换。实验结果表明:AHRS任意位姿下的转换姿态角度均方根误差小于0.25。     

激光陀螺捷联惯性导航系统零速修正研究

针对激光陀螺捷联惯性导航系统不依赖外部信息修正,长时间工作累积放大的问题,分析常用的零速修正算法二次曲线拟合法、最小二乘法、卡尔曼滤波法等,结合车载激光陀螺捷联惯性导航系统实际应用,提出一种自适应零速修正方法,利用零速修正技术的约束条件,构建15个基本误差参数,根据系统自身误差特性,设计出系统的状态量测矩阵和量测方程,并采用基于普条件数可观测理论对系统各状态进行了可观测性分析,确定卡尔曼滤波器参数,从而实现对位置坐标、姿态角、速度误差进行了有效估计,可以有效提高惯性测量单元（IMU）导航精度。实验表明,采用该方法能有效提高了捷联惯性导航系统导航精度,既克服了频繁停车,又增强了载体的机动性能。     

运载器深空动力飞行INS/CNS/Doppler系统导航方法研究

提出了一种运载器深空动力飞行阶段的精确自主导航方法。以捷联惯性导航系统为主导航系统,并辅以天文导航、多普勒导航,利用信息融合技术,构成 SINS/CNS/Doppler 组合导航系统。以惯性导航的信息误差量作为系统状态量,建立系统数学模型,在天文观测信息的基础上,利用单程多普勒频移测量运载器与地面站的相对速度,采用联邦滤波算法将观测信息有效地融合在一起,完成运载器深空动力飞行阶段的导航任务。对提出的导航方法进行了数值仿真, 仿真结果表明,该方法的导航速度估计精度达到 0.04m/s,姿态估计精度达到 1 角秒以下,具有很高的导航精度。     

捷联式重力无源导航系统

为了满足水下运载体长航时、高精度、低成本的导航需要,提出由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统、计程仪、深度计、光纤陀螺捷联式重力仪和数字重力异常图组成的捷联式重力无源导航系统。运载体的位置由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统给出;光纤陀螺捷联式重力仪、计程仪和深度计组成水下捷联式重力测量系统,以激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统提供的位置信息、计程仪提供的速度信息和深度计提供的水深信息作为观测量,应用扩展卡尔曼滤波计算出东、北、天坐标系下加速度计比力值,使用低通滤波实时获得重力值和重力异常值。根据存贮在计算机中的数字重力异常图,运用相关极值法,计算得到运载体位置。2019年底,捷联式重力无源导航系统进行了长时间船载试验,对该系统试验数据进行了离线处理。试验结果表明,在匹配海域内,运载体位置误差小于1个重力异常图格网大小。