平台惯导静基座自对准方案特性分析与验证

初始对准作为平台惯导的关键技术之一,是影响平台惯导系统导航精度的重要因素。本文介绍了几种常用平台惯导初始自对准方案的理论、方法与特点,包括罗经自对准、多位置自对准、基于Kalman滤波的自对准、连续旋转自对准和基于自抗扰控制技术的自对准。从对准的快速性、准确性和抗干扰性三方面出发,对几种方案进行了综合分析与比较。最后,对两种典型的自对准方案进行仿真验证与对比,指出平台惯导自对准面对的问题和未来自对准方案研究的方向。     

激光捷联惯导系统自对准技术研究

针对某型号激光捷联惯性导航系统设计了一种方位自对准方法,该方法通过自对准回路,滤波处理加速度计输出信号,从而完成初始对准过程.本文详细描述了该自对准方法的原理、设计过程,给出了自对准设计结果,并介绍了自对准仿真试验和系统实验室静态、车载等试验验证情况.试验结果表明,在存在人员走动、阵风、发动机振动等干扰条件下,激光捷联惯导系统能够完成方位自对准,并且能够达到很高的对准精度.本文给出的自对准方法可以解决捷联惯导系统方位自对准问题,具有工程实用价值.     

车载旋转调制捷联惯导系统最优对准技术

为进一步提高车载捷联惯导系统的定位定向精度,提高无依托发射的射击精度,对最优对准技术进行研究.将旋转调制技术引入车载捷联惯导系统,并讨论车载旋转调制式捷联惯导系统的最优对准方案,利用增加的旋转机构周期性的旋转,来抑制惯导系统在导航过程中部分常值误差和随机误差,提高系统在初始对准过程中的可观测性和可观测度,从而提高定位精度及方位对准精度.研究结果表明:连续方位旋转对准精度及对准速度均明显优于传统的多位置对准,具有较强的理论意义与实用价值.     

基准信息误差对传递对准的影响分析与补偿方法

针对延时引起的量测信息错误等问题,提出一种信息传递延时的估计与补偿方法.首先,分析基准信息对传递对准的影响,根据基准惯导时间延时的特点进行建模;其次,对包含时间延时条件下的传递对准观测方程进行推导,最后进行仿真测试.仿真结果表明:基准惯导延时时间能够被准确估计.该方法可以有效抑制由于主惯导信息测量延时而导致的滤波器发散现象,提高了传递对准精度.     

激光捷联惯导系统自对准技术研究

针对某型号激光捷联惯性导航系统设计了一种方位自对准方法，该方法通过自对准回路，滤波处理加速度计输出信号，从而完成初始对准过程。本文详细描述了该自对准方法的原理、设计过程，给出了自对准设计结果，并介绍了自对准仿真试验和系统实验室静态、车载等试验验证情况。试验结果表明，在存在人员走动、阵风、发动机振动等干扰条件下，激光捷联惯导系统能够完成方位自对准，并且能够达到很高的对准精度。本文给出的自对准方法可以解决捷联惯导系统方位自对准问题，具有工程实用价值。     

一种里程计辅助车载捷联惯导行进间对准方法

提出一种车载捷联惯导行进间对准方法。以里程计信息为辅助,将行进间对准过程分为粗对准和精对准,以惯性坐标系作为捷联惯导解算的参考基准并借助里程计信息进行粗对准,采用10状态Kalman滤波器进行精对准,观测量采用捷联惯导解算的速度与里程计解算得到的速度之差。进行仿真试验和实车试验,试验结果表明：该方法实现了行进间初始对准,兼容静基座及晃动基座初始对准,对行车路线及行进方式不做要求,捷联惯导在25 min内实现了和静基座对准相同的精度,对准精度与对准的时间正相关,对准时间越长对准精度越高。     

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.     

外场条件下战车捷联惯导系统原位快速多位置标定技术

为了降低捷联惯导系统标定成本和复杂度,提高系统导航精度,针对战车火炮捷联惯导系统的安装特点,提出了一种外场条件下捷联惯导系统的原位快速自标定技术。分析了系统的可观测性,推导了常规多位置标定方案;将等效陀螺信息引入到单一位置初始对准过程中,加快了对准速度和相关状态的估计速度;设计了一种针对战车特色的多位置快速标定方案,并进行了试验仿真。结果表明,该方法能够有效完成系统标定,精度高,速度快,同时条件要求简单,可操作性强,便于实际应用,具有重要的工程应用价值。     

一种用于光电平台的传递对准方案设计

针对某机载光电平台高精度长航时测姿问题,设计一种载机主惯导与光电平台子惯导之间的动基座传递对准方案。方案采用主子惯导间的速度+方位角匹配模式,利用反馈校正方式来实现对MEMS惯导的长时间高精度的对准。文中给出了对准算法的数学模型、数据同步的方法等,并经仿真表明:在1800s时间内,飞机自由飞行条件下,MEMS子惯导的姿态、航向的对准误差均可控制在0.1°左右。说明本方案可行,具有较好的工程应用价值。     

车载激光捷联惯导系统的快速初始对准方法

在车载激光捷联惯导系统中,初始对准是影响系统输出精度的最重要环节.本文首先建立了捷联惯导系统的误差模型,并对系统的误差模型进行了可观测性分析,然后针对车载激光捷联惯导系统的特点,采用卡尔曼滤波方法,对姿态误差角进行了估计,给出了方差仿真曲线.通过计算机仿真结果的分析,提出了一种快速估计方位失准角ψD的方法,从而大大缩短了初始对准时间.仿真结果表明,将该方法应用于车载激光捷联惯导系统初始对准中是有效的.     

基于尺寸效应在线补偿的旋转捷联惯性导航系统初始对准

在旋转捷联惯性导航初始对准过程中,尺寸效应带来的加速度测量误差影响对准精度,为此提出一种基于尺寸效应在线估计与补偿的旋转调制初始对准方法。建立旋转调制初始对准的最优估计模型,并阐述旋转调制对初始对准的误差抑制机理;分析尺寸效应对加速度计输出的影响规律,推导出尺寸效应误差数学模型,将内杆臂长度参数扩展至初始对准状态空间,在初始对准最优估计过程中估计出内杆臂长度,同时在滤波模型中补偿尺寸效应误差。对旋转捷联惯性导航系统进行了实验,结果表明,内杆臂长度得到在线估计,通过尺寸效应补偿提高了旋转调制初始对准精度。     

基于互相关的大型机组轴系激光对中微弱信号提取方法研究

为提高自主研发的大型机组轴系激光对中仪的对中精度,减少由位置检测单元(PSD)受杂散光干扰引起的误差,提出一种基于互相关算法的微弱信号提取方法。建立基于互相关算法的数学模型,并设计模拟电路,实现了大型机组轴系激光对中仪的位置误差补偿;搭建实验测试系统获取PSD坐标数据,使用二维精密微位移平台进行重复性实验验证,对测量数据进行分析。实验结果表明,该方法可以在自然光照条件下保证设备的精度,分辨力在0.005 mm内,可以有效地提高大型机组轴系激光对中仪对外界噪声的抗干扰性能。     

舰载武器捷联惯导系统初始对准方法研究

摇摆运动及杆臂效应误差是影响舰载武器系统对准精度的主要因素。基于舰载武器特点，建立了捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座下的误差模型，详细分析了一种舰载武器的自主式初始对准方案，在传统反求杆臂长度补偿杆臂效应方法的基础上，提出了一种新的补偿杆臂效应的方法．并通过仿真验证表明，该方法比传统的杆臂长度补偿法具有更高的精度，研究结果可为舰载武器对准方案的选择与设计提供理论依据。     

惯性平台小角度转动自标定方案研究

针对某型导弹惯性平台特点,利用平台一次通电随机误差小的特性,提出了如何在临射状态快速准确地分离平台静态漂移误差系数的方案和算法。该方案基于平台台体小角度转动,采用最小二乘法进行数据处理,有效地实现了快速性和准确性的统一。该方案的实施有助于提高该型号导弹武器的生存能力和战斗力。     

近程导弹捷联惯导系统初始对准方法与误差模型

为了解决近程导弹惯导系统在肩扛瞄准过程中的初始对准问题及惯性器件误差对其影响,提出了初始对准方法.该方法是在发射前对扰动加速度进行测量并予以平均并在瞄准试验的基础上建立起来的.通过把比力矢量向一个在惯性空间中稳定的临时平台坐标系中投影,可以建立初始对准过程的数学模型;再经坐标变换和相似变换建立误差分析数学模型,该模型给出了惯性器件的误差分配关系.根据试验数据进行数字仿真,验证了初始对准数学模型的正确性和可行性.     

基于惯性系采用Kalman滤波的车载SINS行进间对准方法

介绍了惯性系中基于重力加速度信息进行粗对准的实现方法。在此基础上通过推导以地心惯性坐标系为导航系的捷联惯性导航系统（SINS）误差方程,建立了与惯性系对准算法相匹配的状态模型,提出了一种采用Kalman滤波实现基于惯性系的SINS行进间精对准方法。计算机仿真实验结果表明,文中所提出的基于惯性系的采用Kalman滤波的车辆行进间精对准方法,可有效地降低干扰噪声的影响,提高初始对准的精度。此外,该方法相对于基于地理坐标系进行滤波的方法,简化了滤波模型,较大的降低了计算量。     

大倾角状态下数字天顶仪定位的倾斜误差分析

针对数字天顶仪在大倾角状态下进行天文定位时垂直轴和旋转轴之间存在的轴系误差,研究了倾角补偿值的自身修正方法,提高了倾角补偿值的自身精度。从数字天顶仪倾角补偿原理出发,提出在大倾角状态下倾角补偿值精度主要跟倾角仪的读数误差有关。经过理论分析,建立了旋转轴倾斜改正模型,推导计算出旋转轴的倾斜分量,得出了取对称观测位置的倾斜改正平均值就可以消除倾角仪读数线性漂移和零点误差的结果,通过实验对倾斜误差的消除方法进行了验证。结果显示：经过该方法对倾斜误差进行修正后,数字天顶仪的定位精度由以前的0.5″左右提高到0.3″以内。     

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。     

改进的自适应卡尔曼滤波在SINS 初始对准中的应用

为提高 Sage-Husa 自适应滤波的稳定性,提出一种基于 UD 分解的改进自适应滤波算法。对在线估计的量测噪声协方差阵和状态估计误差方差阵采取UD分解的形式进行标示和更新,结合捷联惯导静基座初始对准模型,对改进自适应算法进行仿真测试。仿真结果表明：在先验量测噪声和状态估计协方差矩阵存在误差的情况下,新算法能够提高对准精度。