加权递推最小二乘的捷联式惯导系统初始对准方法研究

捷联式惯导系统(捷联式惯性导航系统)的初始对准就是确定捷联矩阵的初始值,陀螺与加速度计的误差会导致对准的误差,对准时飞行器的干扰运动也是产生对准误差的重要因素,因此滤波技术对捷联式惯导系统尤为重要.通过研究捷联惯导初始对准的误差模型,提出了将加权递推最小二乘滤波算法应用于捷联式惯导系统的初始对准中,仿真结果表明,该方法估计精度高,收敛速度快.     

MEMS捷联惯导减振系统设计方法研究

为设计出具有良好减振效果的MEMS捷联惯导减振系统,提出一种根据传递函数性质及性能指标要求设计减振系统的方法。首先,根据实际应用环境,完成了对MEMS捷联惯导支架及减振器布置的设计,实现了减振系统解耦设计。接着,进行单方向正弦扫频振动,得到某惯导各惯性器件输出的幅频特性曲线;分析各幅频特性曲线,得到了惯导中各MEMS器件减振目标。最后,拟合了对数坐标下共向加速度计输出的幅频特性曲线,并根据拟合得到的曲线及性能指标要求,完成了减振系统设计。Matlab仿真分析得,减振后惯导输出很好满足了性能指标要求,减小了MEMS陀螺仪输出误差,取得了良好减振效果。仿真结果表明,针对MEMS捷联惯导减振,该方法能在满足性能指标要求的前提下,快速设计出具有良好减振效果的减振系统。     

捷联惯导系统数据采集卡的设计

介绍了利用FPGA实现激光陀螺捷联惯导系统数据采集卡的设计。采集电路是激光陀螺捷联惯导系统中非常重要的组成部分,在深入分析激光陀螺和加速度计的输出信号的基础上,完成了基于FPGA的数据采集电路的设计,使用IP核来实现数字滤波模块,通过实验表明,该采集卡计数实时而准确,滤波效果达到设计要求,采用FPGA大大简化了装置,提高了系统的简易性和配置的灵活性。     

激光捷联惯导便携式测试设备设计及实现

针对激光捷联惯导提出了便携式测试设备的研制方案。基于易携带、智能化、高可靠、低成本的原则,通过选用加固型平板电脑,优化的软件人机界面和流程设计,研制成功了激光捷联惯导便携测试设备。通过大量试验和用户的使用,表明该设备能方便迅速地实现在外场条件下惯导功能及性能测试的设计要求。     

混合式惯导系统自标定技术研究

混合式惯导系统是一种集平台式、捷联式、旋转式惯导系统优点于一体的新型惯导系统。该型惯导可利用自身的旋转机构和高精度、高分辨率角度传感器实现不拆机条件下的误差参数自标定功能,极大简化了标校流程和系统维护工作量,有利于武器平台和作战系统效能的发挥。针对混合式惯导系统的结构特点和典型的旋转方式进行了误差分析,给出了误差参数自标定的设计原则和方法,并用混合式惯导原理样机进行了验证,结果表明,所设计的自标定方案能够在不拆机条件下利用自身旋转机构完成对陀螺漂移、加计零偏、刻度系数误差及安装偏角等参数进行精确估计,因此具有较高的理论意义和工程应用价值。     

激光陀螺捷联惯导系统保障模式浅析

针对激光陀螺捷联惯导系统的产品特点,结合外场实际情况,从现场保障、维修保障和标校保障等三个方面对激光惯导系统的保障模式进行全流程的梳理,重点对激光惯导系统标校保障模式进行研究介绍。经数据统计和分析后,提出了一种外场标校方案,制定相应的硬件和软件技术方案,可完成对激光捷联惯导系统的标校、常规通电检测及故障检测工作,自动化程度高,维修标校时间短,提高了保障效率,满足部队的实际使用要求。     

激光陀螺抖动偏频电路的设计与实现

目前消除激光陀螺闭锁误差常用的方法是采用机械抖动偏频及向抖动驱动信号中注入随机噪声。根据某型激光捷联惯导系统所选用的激光陀螺的特性,采用微控制器、锁相环及D／A转换器等器件设计了激光陀螺抖动及加噪电路。该电路具有抖动起振快、加噪简单有效、工作可靠性高等特点,并具有自检测功能。从设计的激光捷联惯导系统实际运行看,该电路能很好地满足系统功能及性能要求。     

单轴旋转惯导系统建模与仿真

建立了单轴旋转式捷联惯导系统数学模型和仿真模型,采用的导航算法能有效避免转台测角误差对系统定位精度造成的影响;仿真结果表明旋转IMU能提高抑制惯导定位误差的累积,提高惯导定位精度、姿态精度和速度精度也同时得到提高。     

基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法研究及仿真分析

研究了惯性测量单元(IMU)机载安装方式对捷联惯导在线标定的影响.首先针对动力调谐捷联惯导系统的误差进行了建模和参数估计分析.以激励误差输出为目的,通过改变IMU在试验飞行器的安装位置,从理论算法角度分析了角度偏移和位置偏移两种安装方式对IMU输出的影响,提出基于安装方式激励的捷联惯导在线标定算法,并进行了标定后的补偿效果验证.仿真表明,该算法能有效标定出动态情况下的惯导误差参数,IMU安装方式对惯导的空中在线误差标定起到了很好的激励作用,在同等航迹要求下大大提高了标定精度.     

CPLD和ADS1210在加速度计并行高速数据采集中的应用

介绍了加速度计的数据采集方法。用CPLD实现对可编程高精度A／D转换器ADS1210的初始化设计和数据读取，提高了系统的稳定性，实现捷联惯导系统数据的快速采集。     

水下捷联惯性组合导航数据处理系统测试平台

针对深海水下惯性组合导航系统研发与运行的需要,开发了多普勒测速仪／捷联惯性（DVL／SINS）组合导航数据处理系统的测试平台,介绍了测试平台的构成与实现,用构建在测试平台上的导航部件模拟器代替真实导航部件为被测系统提供输入信号,具有软、硬件结合的综合测试功能。实际应用结果表明,M．LVDS总线技术的应用使其具有实时性好、测试灵活的特点。     

捷联惯导系统误差模型与仿真分析

为研究捷联惯导系统短时间导航精度,建立了导航误差数学模型,分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响。应用捷联惯性导航原理,针对系统短时间导航的特点,简化载体在导航坐标系的导航方程;由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程;结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型。在此基础上,建立了误差状态空间方程与误差模型框图。在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块,用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150秒导航试验数据,结果表明：导航系X轴的相对系统误差小于20%,Y轴、Z轴的相对系统误差小于5%,验证了误差数学模型的正确性。此外,分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生基本的影响。     

基于双DSP和FPGA的导航处理系统设计

机电技术的发展为惯性测量系统的大量应用奠定了基础。针对深海导航应用场合,为了提高深海惯性导航的精度和实时性,设计了基于双数字信号处理器（DSP）和可编程逻辑门阵列（FPGA）的捷联惯性导航计算机,成功构建了低成本、小型化的捷联惯性导航系统（SINS）。重点描述了双DSP和FPGA导航计算机的硬件设计思路。扼要介绍了系统软件的框架结构。与目前大多数的惯性导航系统相比,该系统体积小、重量轻、功耗低,适用于运算复杂的嵌入式惯性导航系统。实验室车载实验结果证明了上述设计的正确性和可行性。     

惯性仪表数据采集的一种实现方法

惯性仪表(陀螺仪和加速度计)是惯性导航系统中的核心部件。为便于导航计算机的数字处理．惯性仪表输出的信号通常要经过A／D或V／F转换。本文介绍惯性仪表输出信号经V／F转换后的信号处理方法，即陀螺仪和加速度计的输出经过V／F转换变成频率信号以后利用82C54构成的电路将其转化成具有一定脉冲当量的脉冲信号供计算机处理，按这种方法处理，计算机对惯性仪表的数据采集就转化为对脉冲信号的计数。文中从硬、软件两个方面讨论了这一设计与实现的方法。     

One new onboard calibration scheme for gimbaled IMU

In most cases, a gimbaled inertial measurement unit (IMU) can provide more accurate navigation information than a strap-down IMU when there is no navigation aiding of global positioning system (GPS) or other equipments. The gimbaled IMU is still used in self-contained precision navigation systems such as launch vehicles, missiles and vessels.     

一种新的舰载惯导系统摇摆基座初始对准方法

针对舰载惯导系统在摇摆基座条件下高精度初始对准问题,提出一种简单且易于实现的快速初始对准方法。利用开路法构建数学稳定平台隔离载体摇摆运动,提高了高精度舰载惯导系统摇摆基座对准过程中量测数据的信噪比,缩短了对准时间并提高了误差参数的估计精度;建立了开路法数学平台偏角的误差模型,利用参数辨识法提取相关对准参数,从而估计出陀螺漂移和数学平台偏角并进行补偿。海上试验结果表明,该对准方法可在8 h内达到优于0.000 5°/h的对准精度,有效地解决了摇摆基座条件下舰载惯导系统的高精度初始对准问题。     

基于虚拟仪器技术的捷联惯性/ GNSS组合导航系统自动测试系统设计

捷联惯性/GNSS组合导航系统是飞机定位和导航的重要机载电子设备;但是开发具有模块化、柔性、通用性和远程控制和测试功能的通用自动测试平台,却是一个难题.文中在简要介绍虚拟仪器技术的基础上,提出用虚拟仪器技术开发通用自动测试系统的设计方法;详细介绍了捷联惯性/GNSS组合导航系统测试系统的软硬件设计,重点分析了设计中难点问题及其解决方法.通过实际测试和评估,该综合测试系统性能稳定、可靠,操作方便,界面友好.     

微惯性测量器件的标定方法研究

在捷联惯性航向姿态测量系统中,微惯性器件是核心部分,陀螺和加速度计的精度直接影响整个系统的精度.详细给出了惯性测量器件的标定方法,利用软件来补偿器件的误差,从而改善系统性能.     

PATH FOLLOWING GPS-BASED CONTROL OF SMALL-SIZE ROBOTIC UNMANNED BLIMP

Robotic unmanned blimps own an enormous potential for applications in low-speed and low-altitude exploration,surveillance,and monitoring,as well as telecommunication relay platforms. To make lighter-than-air platform a robotic blimp with significant levels of autonomy,the decoupled longitude and latitude dynamic model is developed,and the hardware and software of the flight con-trol system are designed and detailed. Flight control and navigation strategy and algorithms for way-point flight problem are discussed. A result of flight experiment is also presented,which validates that the flight control system is applicable and initial machine intelligence of robotic blimp is achieved.     

飞行管理系统模块的仿真

飞行管理系统是大型飞机航空电子系统的核心模块。在全面了解飞行管理系统构成与功能的基础上,对飞行管理设计了仿真平台。设计了仿真平台的软硬件结构,开发了主飞行显示、导航显示、EICAS显示界面和控制与显示单元,在此基础上实现了仿真系统的数据通信功能。结果表明,所设计的飞行管理软件模块能完成飞行管理的相关功能,具有实际的工程应用价值。