机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法

针对 MEMS 陀螺误差大的问题,提出了机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法。首先建立简化 MEMS 陀螺误差模型,提出 HMM/RLS 算法的零时延随机漂移处理算法,以解决 FIR、HMM/KF 等处理方法在滤波 时延和效果上的矛盾。然后由弹载 MEMS 陀螺测量误差和安装角误差耦合得到参数区别,由此推导出快速 MEMS 陀螺零偏快速两点估计算法。该算法能在 2.5 s 内完成对 MEMS 陀螺零偏的估计补偿,其估计准确度达到 90%以上。 数学仿真和靶试数据处理的结果表明：HMM/RLS 可以达到随机漂移处理的零时延,并兼顾了滤波时延和带宽。     

基于航弹的动基座传递对准研究

在几种传递对准方法和航弹传递对准特点的基础上,提出采用速度+姿态传递对准方案.根据实际情况合理简化传递对准数学模型,采用改进的卡尔曼滤波方法分别对速度匹配和姿态匹配子系统误差估计,同时还对陀螺漂移进行估计,然后采用联邦滤波算法对子系统的公共状态进行信息融合得到全局估计,提高系统的计算能力和可靠性.仿真试验表明姿态误差在20'以下,速度误差在0.1m/s以下,该方法适合航弹传递对准要求.     

一种捷联惯导系统的陀螺在线标定方法

提出一种捷联惯导系统的陀螺零偏在线标定方法。在静止条件下采集惯导系统在两个近似水平位置输出的速度信息和方位信息,利用扩张状态观测器提取惯导系统速度误差的微分信息,通过算法估计陀螺零偏。仿真结果表明:该方法可行且标定精度能够满足捷联惯导的要求。实物验证表明:该方法实现简单,可有效估计陀螺零偏,提高惯导系统导航精度,为工程应用带来较大便利。     

船用单轴旋转光纤陀螺惯导系统海上对准研究

研究了一种海上对准算法,利用GPS提供外部参考信息(速度、位置信息)构建数学隔离平台,隔离风浪造成的摇摆运动;根据单轴旋转系统误差传播规律,在旋转坐标系下采用卡尔曼滤波方法,实现系统精对准,并对Z陀螺刻度系数进行了估计与补偿,有利于提高单轴旋转系统的性能。仿真结果表明,采样频率为1 k Hz时,经过2500 s精对准,平台偏角、陀螺漂移、加速度计零偏和Z陀螺刻度系数误差估计值达到系统要求。     

双位置初始对准技术在车载捷联惯导系统中的应用研究

针对车载捷联惯导系统的特点, 采用双位置初始对准的技术方案实现其初始对准.重点介绍了双位置初始对准及陀螺测漂的基本原理, 进行了大量的实验研究, 并采用改良卡尔曼滤波算法进行实验数据的处理.实验结果表明, 双位置对准方案消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对对准精度的影响, 提高了对准精度, 并且在对准的同时标定出陀螺常值漂移和加速度计零偏, 在导航状态给以补偿, 有效地提高了导航定位精度.     

一种新的捷联惯导快速对准方法

为了提高初始对准的速度,将等效加速度计和陀螺误差作为观测量,提出一种快速对准的新方法。在常规方法的基础上,建立了等效加速度计和陀螺误差方程及新的观测方程,并分析了状态可观测度,推导了最优估计及对准精度。最后,进行了仿真,结果表明两者对准精度相当,时间上远远优于常规方法。该方法通过引入陀螺信息,充分利用了外部测量信息,加快了方位失准角的估计速度,有效缩短对准时间,具有重要的应用参考价值。     

基于UKF的光纤惯导误差在线估计

为利用星光观测在线估计弹载光纤陀螺捷联惯导(FSINS)的陀螺零偏、标度因数和安装误差,并依据估计结果对导航参数进行补偿,设计了基于旋转弹体的FSINS误差分离方法,推导了误差估计的状态方程和观测方程,设计了UKF滤波器,并在星光姿态确定的不同动态误差条件下进行了仿真,结果显示该方法能较好的估计陀螺零偏常值漂移、标度因数误差和安装误差,表明了方法的正确性,也说明了误差估计效果与星敏感器姿态确定精度的关系。     

多位置对准技术在挠性陀螺捷联系统初始对准中的应用研究

在挠性陀螺捷联系统中，初始对准是影响系统输出精度的重要环节。本文针对挠性陀螺捷联系统的特点，将多位置对准技术应用于挠性陀螺捷联系统，利用分段定常系统可观测性分析理论对系统多位置对准的可观测性进行了全面研究，并采用卡尔曼滤波方法，对姿态误差角和惯性测量元件误差进行了估计，给出了两位置及三位置的方差仿真曲线。仿真结果表明，最优两位置对准不但可以使系统成为完全可观测，而且可以减小对准误差。最优三位置对准可以加速垂直陀螺漂移估计误差的收敛速度，将多位置技术应用于挠性陀螺捷联系统可以提高系统的对准、标定精度。     

基于模糊逻辑的MEMS陀螺零漂温度补偿技术

针对MEMS陀螺在外界温度变化时,角速率输出误差较大且为非线性的特点,设计了一种基于模糊逻辑的MEMS陀螺温度补偿方法,采用一元Takagi-Sugeno模糊模型对陀螺零漂的温度误差进行辨识与实时补偿,并就陀螺在自身发热和外界温度变化两种情况下的补偿效果进行了实验验证,结果表明,经过温度补偿,陀螺零漂从0.01003°/s减小到0.007°/s,可满足工程应用的需要。     

多位置对准技术在挠性陀螺捷联系统初始对准中的应用研究

在挠性陀螺捷联系统中,初始对准是影响系统输出精度的重要环节.本文针对挠性陀螺捷联系统的特点,将多位置对准技术应用于挠性陀螺捷联系统,利用分段定常系统可观测性分析理论对系统多位置对准的可观测性进行了全面研究,并采用卡尔曼滤波方法,对姿态误差角和惯性测量元件误差进行了估计,给出了两位置及三位置的方差仿真曲线.仿真结果表明,最优两位置对准不但可以使系统成为完全可观测,而且可以减小对准误差.最优三位置对准可以加速垂直陀螺漂移估计误差的收敛速度,将多位置技术应用于挠性陀螺捷联系统可以提高系统的对准、标定精度.     

基于方位装订的弹载捷联惯导初始对准技术研究

研究了基于方位装订的弹载捷联惯导系统的初始对准问题。首先推导了方位角误差和失准角误差的关系,在此基础上,提出了增加方位角误差作为观测量的观测方程,建立了基于方位装订条件下的卡尔曼滤波方程,并用奇异值分解的方法分析了系统的可观测性和不可观测状态变量,结果表明陀螺漂移均可观测,而加速度计零偏均不可观测;计算机仿真结果表明该初始对准方法收敛速度快,对准精度高。     

基于Elman网络的传递对准容错联合滤波器设计与仿真

针对用于快速传递对准的Kalman滤波器阶数高,计算量大,滤波更新率低,鲁棒性差及对准精度不高等问题,采用联合强跟踪Kalman滤波器进行快速传递对准。提出一种基于模糊加权系数的误差方差阵估计方法,以提高传统强跟踪Kalman滤波算法的精度。在此基础上,设计了联合强跟踪Kalman滤波器的结构和算法。基于提高无故障子滤波器的鲁棒性来提高联合滤波器的快速重构能力考虑,同时兼顾子滤波器的精度和计算稳定性,提出利用改进的Elman网络进行信息分配系数的自适应调节,以实现融合信息在各子系统中的自适应分配。仿真结果表明,该滤波器不仅提高了解算速度,而且提高了系统对准精度、故障鲁棒性和快速重构能力。     

惯导系统在动基座上的对准研究

动基座上惯导系统初始对准，系统信噪比弱，干扰信号强度较大，有用量测信号强度小，对准过程收敛慢。为提高惯导系统在动基座上的对准精度及对准快速性，设计了基于位置信息观测及递推滤波参数估计的对准方案，通过开路粗对准及舒拉调谐闭路估计精对准，实现游移方位惯导系统在动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定，车载试验结果表明，所设计的方案，达到了较好的效果。     

基于单轴连续旋转调制的方位对准技术

捷联惯组冷态启动、环境温度变化、长时间未标定都可能使陀螺常值漂移发生变化,进而影响捷联惯组的方位对准精度.为减小陀螺常值漂移对方位对准精度的影响,进行基于单轴连续旋转调制的方位对准技术研究.通过理论分析可知,转台单轴连续旋转条件下,将陀螺常值漂移周期性调制,陀螺常值漂移对方位对准精度影响较小,转台转速越高,对准时间越长,方位对准收敛振荡幅值越小,收敛速度越快.通过算法仿真和试验验证了理论分析的正确性.     

基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法研究

针对无人飞行器视觉导航系统的需求,提出一种基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法。研究了图像直线稀疏光流场的概念,并推导出该种稀疏光流场的计算方法;在直线稀疏光流场的基础上,建立了地平线投影模型,并提出一种基于直线稀疏光流场的飞行器俯仰角速度、滚转角速度和偏航角速度等姿态信息的估计方法;分别使用文中提出的直线稀疏光流场的计算方法和Horn算法对一组测试图像进行数值仿真,仿真结果显示在图像边缘附近,直线稀疏光流场的计算方法与经典的Horn算法具有相近的精度,但时间开销减小到后者的6%;使用无人机航拍图像序列对于基于直线稀疏光流场的飞行器姿态信息算法进行离线仿真,并对比同时搭载的角速度陀螺的测量结果,结果显示,使用文中所述的基于直线稀疏光流场的无人机姿态提取方法可以估计飞行器的俯仰、偏航、滚转三通道角速度信息,其最大绝对估计误差除滚转通道小于±10°/s外, 其余两通道均小于±5°/s,并对于误差产生的原因进行了进一步讨论。     

惯导双位置对准精度分析

针对惯导的双位置对准问题,提出了双位置对准精度极限的概念,指出最根本的影响因素是陀螺一次启动漂移特性和双位置转换时间;定性阐述了这两种因素如何影响对准精度,并以一阶马尔可夫过程为陀螺随机漂移模型,推导了对准误差与这两种因素间的定量关系;计算机仿真结果表明,陀螺漂移波动越小,相关时间越长,位置转换时间越短,越有利于实现高精度初始对准.     

空空导弹捷联惯导系统极区导航算法设计

随着极区经济利益和战略意义日益凸显,空空导弹在极区作战的需求逐渐清晰。分析了捷联惯导系统指北导航算法极区工作时存在的计算溢出问题,提出了一种适应于空空导弹捷联惯导系统的基于惯性凝固格网坐标系的导航算法和传递对准算法,并设计了载机火控系统极区导航算法。数学仿真结果表明,经过载机的摇翼机动,该算法能使空空导弹捷联惯导系统的对准误差快速降低到4’以下,可以实现极区导航。