旋转弹导航系统研究

旋转弹自转角速度大，由陀螺仪和加速度计组成的传统导航系统难以应用，提出用微小型加速度计构成无陀螺微惯性测量单元GFMIMU(Gyroscope-Free Micro Inertial Measurement U-nit)为旋转弹提供完整的导航信息。根据无陀螺的测量原理，充分利用多个加速度计的冗余输出信息构建自滤波系统，抑制GFMIMU角速度误差的快速发散。为克服GFMIMU长时间工作姿态角误差的积累，采用磁强计与其进行组合导航；从解算精度与实时性考虑，基于四元数描述建立了该组合寻航系统的状态方程和观测方程，并采用二阶插值滤波器进行信息融合。最后，对所设计的组合导航系统进行系统仿真，仿真结果验证了该系统设计方案的可行性。     

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.     

一种大动态惯导技术在旋转弹上的仿真与实验研究

针对大动态环境下旋转弹的特点，在无陀螺惯性测量系统的基础上，采用一种基于MEMS双陀螺多加速度计的捷联惯导方案。该方案可以克服单纯加速度计的惯导方案对加速度测量和安装精度的苛刻要求，实现对弹轴方向角速度的解算。计算机仿真结果表明，导航解算的误差可以满足旋转弹的精度要求。在仿真分析基础上，给出了一种面向炮弹系统．基于FPGA双核处理器结构惯导系统的硬件实现方案。     

无陀螺捷联惯导系统现状及发展研究

结合国内外的研究文献,对无陀螺捷联惯性导航系统(GFSINS)的研究进行总结,分析了其导航和力学原理.介绍了三种无陀螺惯性测量单元加速度计配置方案,分别就其典型配置进行了重点分析.最后,对该技术的未来研究方向进行了展望.     

基于某种无陀螺惯性测量单元的安装误差补偿

加速度计的安装误差对无陀螺惯性测量单元的精度影响十分显著。分析了一种典型的九加速度计配置方案,针对其构型特点,讨论了加速度计的安装方向和位置误差,给出了标定方法和误差计算公式,采用总体最小二乘法求解其中的超定方程,并设计了补偿方案。仿真试验结果表明该补偿方案将角速度解算误差的均值和方差均减小2个数量级,消除89.5%的东向导航误差。     

一种新型导航系统在空空导弹上的应用

空空导弹具有重量轻、体积小,工作时间短等显著特点,传统的弹载导航系统主要是捷联惯性导航系统,它包括陀螺和加速度计,将一种新型导航系统——无陀螺捷联惯导/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域;无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)中只包含有加速度计,基于一种九加速度计配置方式,推导了GFSINS系统方程,并给出了导航系下GFSINS/GPS组合导航系统的卡尔曼滤波方程;仿真结果表明:GFSINS/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域具有可行性。     

用于末敏弹稳态扫描参数测量的微惯性测量单元的误差标定

对用于末敏弹稳态扫描阶段参数测量的微惯性测量单元提出了一种标定方法。由于末敏弹在稳态扫描阶段的运动特点,采用的陀螺的量程往往比较大,因此需要对其建立合适的误差模型。文中首先对微惯性测量单元中的陀螺和加速度计分别建立了适当的误差模型。之后,进行了转台速率实验和转台位置实验。应用线性拟合和最小二乘法对速率实验和位置实验的数据进行解算,得到了所建误差模型中的参数。最后将标定过的微惯性测量用于仿真投弹实验。实验结果表明文中采用的误差标定方法是合理的。     

多元回归分析法在光纤陀螺标定中的应用

全面系统地介绍了多元回归分析理论,给出了相应的计算公式,并将其成功应用在光纤陀螺标定中.以光纤陀螺标定为例,检验了拟合方程的正确性以及各个因素对量测的显著性,为提高惯性器件测量精度、组合导航精度打下基础.     

Loran-C/INS组合导航系统在飞航导弹上的应用

建立了用于飞航导弹导航的Loran-C/INS组合导航系统的状态方程和测量方程,并设计了Loran-C/INS系统的次优卡尔曼滤波器。以某地区Loran-C台链为例,针对均方根值为0.1°/h和0.01°/h的陀螺漂移,将飞航导弹的动力学特性看作一阶惯性环节时,对组合系统的导航效果进行了仿真分析,结果显示LoranC/INS组合导航系统能提供较高精度的导航信息,具有较好的应用前景。     

一种新的激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对惯性器件误差进行了原理上的分析和说明,并针对由国内某型激光陀螺构成的惯性测量器件进行了误差分析.在此基础上建立了精确的误差模型,并采用多位置标定法标定出了加速度计的误差系数,采用分立标定法标定出了陀螺的误差系数.     

全加速度计惯性测量的优化设计及仿真分析

基于炮弹的几何结构及运动特点。设计了一种十二加速度计组合的无陀螺惯性测量方案用于测量弹体运动时的角速度和线加速度．计算机仿真分析显示这种测量方案直接解算的是弹体运动角速度，并可以有效地消除重力加速度分量对解算弹体运动角速度及线加速度的影响．这种惯性测量技术使惯性测量系统结构简单化，并有可能降低成本。对提高现有常规武器的性能有重大的意义。     

一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法

为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元（IMU）误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。     

高转速载体惯性测量组合研究

针对目前陀螺仪量程有限,无法用于高转速载体轴向角速度测量的缺点,提出了3种利用加速度计的杆臂效应来解算轴向角速度的方案,用双轴陀螺仪来测量俯仰和偏航方向角速度的惯性测量组合方案.根据函数随机误差公式,给出了载体质心处线加速度和轴向角速度误差传递公式,有利于惯性系统传感器的选择及系统的组建.仿真表明这3种方案在目前陀螺量程还达不到要求的情况下可以用来测量高转速载体姿态,应优先采用方案二,即惯性系统的惯性测量组件由4个加速度计和1个双轴陀螺组成.     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究

惯性器件标定一般都必须对北和调平,以消除地速及重力加速度的影响,但是不适合在靶场及其他野外环境下采用.根据激光捷联惯导系统的误差方程,在激光捷联惯性组合不指北、不调平情况下,通过十位置的标定方法,抵消掉地速及重力加速度的影响,从而得出加速度计的误差系数和陀螺的零偏.最后对实验精度进行了论证,认为此方法可以满足激光陀螺捷联系统的性能要求.本方案利用最少的测试位置,得到了所有需要的信息,利用率高.     

半捷联微惯性测量系统同轴度误差解析评定

半捷联微惯性测量方法的提出为高旋弹药飞行姿态的高精度测量提供了一种全新的解决方案,而复杂的半捷联机械结构又给测量系统带来了不可忽略的同轴度问题。针对半捷联系统的同轴度问题,在介绍半捷联微惯性测量系统基本组成结构与工作原理的基础上,分别提出了适用于半捷联系统外筒与内筒的同轴度解析评定方法。其中,外筒的同轴度测定方法参考现有标准测量方法,而内筒的同轴度测定,则是在推导存在同轴度误差角时微惯性测量组合（MIMU）输出模型的基础上,详细设计了适合半捷联内筒同轴度的动态标定方法,利用系统自身组部件完成了同轴度误差角标定,并在实验条件下对径向陀螺输出作了误差补偿,验证了该方法的可行性,最终完成了半捷联微惯性测量系统同轴度误差的综合解析评定。     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。     

基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法研究

为了准确高效地评估高精度惯性平台的摇摆动态精度,提出了一种基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法。惯性平台台体在摇摆过程中稳定在惯性空间,通过安装在平台台体上的3个正交方向的石英加速度计测量重力矢量,重力矢量在台体上的投影角直接反映平台台体的姿态变化,根据测量方法误差及石英加速度计输出特性进行姿态解算,并通过计算惯性平台动静漂移率之差得到惯性平台的摇摆动态精度。惯性平台的摇摆试验结果表明,基于重力矢量测量的惯性平台摇摆动态精度测试方法稳定性好、可信度高,并在误差控制方面明显优于传统的摇摆测试方法。     

飞行体姿态惯性测量技术综述

为了研究弹道修正查阅了大量的惯性测量技术相关文献,收获颇丰。为了使读者也对惯性测量有较全面了解,特作综述。读者可从单种惯性器件测量技术及惯性测量组合技术两方面着手研究。从最早的刚体转子陀螺仪发展为光纤陀螺仪,从六加速度计组合发展为目前较为广泛使用的九加速度计组合,无论单陀螺仪组合还是单加速度计组合都无法克服本身所固有的性能缺陷,如测量精度低、成本高、性能差;而不同惯性测量组合技术的提出,正是弥补了这一缺陷,它基于信息融合的技术,利用多种测量器件性能互补的特性,提高了测量精度,降低了成本、改善了性能。