基于磁强计/陀螺的卡尔曼滤波定姿算法

针对基于磁强计的组合导航研究中,须事先确定滚转角这一不足,提出了一种磁强计和MEMS陀螺组合确定姿态的四元数卡尔曼滤波算法。利用陀螺测量的姿态角速率,结合磁强计输出的地磁分量测量值,运用卡尔曼滤波算法对三个姿态角同时进行最优估计,而不需要先验假设。仿真误差分析表明:姿态角解算结果具有较小的误差,且不随时间积累。     

基于自适应滤波算法的磁强计/陀螺组合误差修正

针对弹箭姿态测量中低精度陀螺姿态解算误差因漂移迅速增大的问题,文中采用三轴磁强计和陀螺组合测姿方案,对姿态角的输出进行修正。通过建立基于陀螺姿态解算误差角的状态方程和磁强计输出的误差观测方程,采用自适应卡尔曼滤波方法以抑制滤波发散并对姿态误差角进行估计。仿真结果表明:该方法能有效利用磁强计的输出抑制了陀螺漂移带来的误差,提高解算精度,满足长时间姿态测量的要求。     

基于地磁辅助的弹载两轴陀螺传感器校正方法研究

为解决弹载环境下两轴陀螺传感器难以实现三轴校正的问题,提出基于地磁辅助的两轴陀螺 传感器校正方法。建立两轴陀螺传感器测量误差模型,由单轴地磁信号解算得到弹丸x轴 角速率,解决了因陀螺传感器量程限制而无法测量低旋弹丸x轴滚转角速率的问题;研究线性最小二乘模型和卡尔曼滤波模型校正两轴陀螺传感器相关参数的方法,数值仿真分析弹丸x轴角速率解算误差和陀螺传感器测量噪声对校正结果的影响;半实物仿真模拟两轴陀螺传感器在工程中的应用,研究基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法校正效果。数值仿真结果表明：当弹丸x轴 角速率解算误差在0.261 8 rad/s以内且当陀螺传感器测量噪声在0.001 6 rad/s以内时,经过校正后,弹丸y轴和z轴角速率校正误差在0.01 rad/s以内。半实物仿真结果表明：当弹丸x轴角速率解算误差在0.8 rad/s以内时,两种校正模型均能将陀螺传感器的测量误差从－0.30~－0.05 rad/s范 围减小到－0.02~0.02 rad/s范围内。数值仿真和半实物仿真结果证明：基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法具有较好的校正效果。     

基于姿态四元数的SINS/星敏感器组合导航方法

分析了一种星敏感器多矢量定姿原理,在考虑了惯性元器件误差及星敏感器误差的基础上,建立了SINS/星敏感器组合导航系统模型;以模拟的实时星敏感器测量信息为基础,通过将SINS确定的载体相对惯性空间的四元数姿态信息与星敏感器输出的高精度四元数姿态信息进行信息融合,实时估计出陀螺漂移量及失准角并对SINS进行在线修正,从而达到保证SINS高精度导航的目的。最后,通过仿真验证表明了这种SINS/CNS组合反馈校正方案的可行性和有效性。     

微型惯性测量组合的构成及标定技术

微型惯性测量组合就是将微加速度计、微陀螺、微信号变换处理电路和信号校正电路进行综合集成,从而获得载体的综合惯性参数测量,它可以实时提供包含载体姿态和位置信息的六个独立惯性参数,利用系统集成理论,组成了微型惯性测量组合样机,并对其进行了标定.     

加速度计/磁强计组合弹道测量方法

针对目前二维弹道修正组件弹道测量技术中卫星定位测量方式难抗干扰,惯导测量方式中陀螺抗过载低,不适用高转速、纯加速度计测量方式姿态测量误差大,有积累效应等问题,提出了利用多加速度计/磁强计组合的测量方法,利用加速度计测量弹丸位置、俯仰角和偏航角,利用磁强计测量滚转角。对该方法进行建模仿真,仿真结果表明,加速度计/磁强计组合弹道测量方法在不借助卫星定位的前提下能获得与有卫星测量系统同水平的精度,可满足二维弹道修正组件制导需求。     

MEMS陀螺/磁传感器复合弹丸姿态测量

针对弹体高速旋转下一个微机械陀螺和磁传感器组合无法测量弹丸姿态角的问题,用磁传感器和微机械陀螺构建了新型低成本姿态探测系统。该系统由两个微机械陀螺和一个三轴磁传感器组成,通过测量弹体三轴磁场强度、双轴角速度,实现姿态探测。计算机仿真分析表明:该姿态测量系统可以准确地捕捉到弹体姿态角,实现高速旋转下弹体的姿态测量。     

基于无迹卡尔曼滤波的火箭弹姿态估计

针对某尾翼稳定火箭弹姿态估计的问题,以姿态角、位置、速度参数作为状态变量,建立了火箭弹运动参数的捷联惯性解算模型,将GPS的位置和速度测量值作为输出变量,构成组合滤波模型,并分别采用扩展卡尔曼滤波和无迹卡尔曼滤波方法进行滤波处理。仿真结果表明,扩展卡尔曼滤波在滚转速率变化较快、模型非线性较强的情况下不能达到预期的滤波效果,而基于无迹卡尔曼滤波的组合滤波方法更为有效,相比扩展卡尔曼滤波,其俯仰、偏航角估计误差均方根降低了一半,滚转角估计误差均方根降低了三分之二,满足姿态估计的需求。     

陀螺/加速度计稳定环对“动中通”系统的扰动校正

针对"动中通"系统两次上位机指令间隔中载体姿态变化的扰动,提出了基于三轴陀螺和加速度计的稳定回路跟踪控制方法。该方法在传统伺服系统电流环、速度环和位置环的反馈回路中增加了负载速度前馈补偿和稳定回路位置校正环节。利用陀螺和加速度计的测量数据融合、稳定跟踪修正的原理隔离载体姿态变化,对测量噪声信号用卡尔曼滤波技术进行估计和误差补偿,有效地提高了系统对姿态扰动的隔离度。仿真验证结果表明,伺服稳定系统的响应时间小于200ms,动态跟踪误差小于0.1°,隔离度高于97%,具有较高的跟踪精度,能够满足工业应用稳定跟踪控制。     

一种水下航行器组合导航系统研究

设计了一种采用陀螺罗经和多普勒速度仪组合加GPS间歇校正的水下航行器组合导航系统，建立了该组合导航系统的无迹卡尔曼滤波模型，并利用MATLAB软件对其进行了数学仿真验证。从仿真结果看出，陀螺罗经的误差值与陀螺罗经误差滤波估计值基本吻合，这表明，GPS间歇校正的引入可以实现航行器位置高精度校准和陀螺罗经随机常值误差的准确估计，该组合导航系统能够满足一般水下航行器的导航定位的需要。