一种新的弹道修正弹初始对准方法研究

针对弹丸出炮口后的姿态装定问题,引入了分段线性定常系统PWCS(piece-wise constant system)理论方法,推导了在近程弹道修正弹条件下载体坐标系下姿态角误差与速度误差之间的关系,结合卡尔曼滤波,解决了弹道修正弹的初始对准问题,仿真结果表明,对准过程速度快,时间短,精度也满足要求.     

里程计辅助的 SINS 行进间对准方法

为实现车载捷联惯导系统在行驶条件下的初始对准,提高车载武器系统的机动能力,提出一种里程计辅 助的捷联惯导系统行进间自主式对准方法。通过推导载体坐标系下的速度积分方程,利用姿态矩阵的链式法则,将 惯导初始对准转化为初始姿态的最优确定问题,进而采用 QUEST 算法求取初始姿态矩阵,并给出了算法的离散化递 推模型,实现了导航前一刻的行进间自主对准。仿真结果表明：该算法在无需任何先验姿态信息的条件下,能实现 捷联惯导系统的行进间快速高精度对准。     

基于逆向导航算法的捷联式惯性导航系统改进优化对准方法

快速性和精度是捷联式惯性导航系统动基座初始对准的重要指标。优化对准方法（OAM）在短时间内难以获取足够多的观测信息,导致对准性能降低。针对此问题,提出一种基于逆向导航算法的改进动基座初始粗对准（IMCA）方法。通过逆向导航算法对存储的陀螺仪和加速度计数据进行虚拟延长并加以反复利用,扩展积分区间长度,以构建新的观测矢量、实现对准精度的提升。推导了载体坐标系下的OAM,分析了观测矢量包含的信息量对姿态确定精度的影响。基于车载实测数据,分别利用OAM和IMCA方法进行动基座初始对准试验,结果表明：相比于OAM,IMCA方法可在相同条件下实现更高精度的初始对准;IMCA方法应用在载体坐标系下动基座初始对准中是可行、有效的。     

基于弹道弯曲角速度单矢量的制导炮弹滚转角空中粗对准方法

制导炮弹内弹道呈现高转速、大过载的特点，其导航坐标系统滚转通道无法进行初始对准。针对以上难点问题，根据无控段飞行特性，提出一种基于弹道弯曲角速度矢量的滚转角空中粗对准方法。在无需卫星、机动辅助的条件下，利用重力引起的弹道弯曲角速度矢量作为基准，通过单矢量定姿实现滚转角对准。为消除低精度陀螺仪的零偏、轴偏角等误差的影响，分析了弹体姿态运动测量信息的频域特性，利用FIR带通滤波器提取角速率陀螺信息中弹体滚转频点处的有用分量，并采取对准起始时刻冻结弹体坐标系下的积分策略，平滑随机测量噪声，从而提高对准精度。通过数学仿真手段，探究了惯性陀螺误差对对准精度的影响。数学仿真结果表明：该方法仅利用低精度角速率陀螺即可实现在无控段快速粗对准滚转角，误差在1°左右；在飞行搭载试验中，滚转角对准误差可控制在2°以内。     

一种在较大初始数学平台误差角下提高AUV导航精度的新方法

如果发射冲击很大或者初始对准时间很短,可能导致自主水下航行器(AUV)中捷联惯导系统(SINS)的初始平台误差角比较大,特别是方位误差角大时,它成为影响AUV自主导航精度的重要因素.发射后利用捷联惯性测量组件(SIMU)和多普勒测速仪(DVL)的采样输出,同时实施航位推算(DR)和捷联罗经对准(GA)2种算法.当GA在短时间内水平调平后,直接修正DR的水平姿态角;当GA方位对准基本收敛后,计算GA方位与DR方位之间的方位误差,并借助于航迹相似性原理修正DR的方位角和位置,从而提高后续阶段的AUV导航精度.仿真结果表明,该方法可以修正由初始平台误差角造成的定位误差,但对与DVL有关的定位误差无效,修正后AUV定位误差下降到不修正的19.8%.     

基于逆坐标系的极区传递对准技术研究

针对舰船惯导在极区导航时,高纬度地区经度线快速收敛导致传统基于地理坐标系的传递对准模型和方程不适用的问题,文中提出了一种基于逆坐标系的传递对准方法。设计了基于逆坐标系的"速度+姿态"匹配传递对准的滤波模型,对舰船主子惯导之间的固定安装误差角进行估计,解决了在高纬度以及极区附近无法进行传递对准的问题。通过仿真验证了该算法的有效性。     

高旋火箭弹GPS/SINS组合测姿方法

针对GPS/SINS组合导航系统在高旋火箭上应用所遇到的初始对准困难、误差累积迅速等姿态解算难题,通过速度角辅助,提出了分段滤波进退算法修正初始滚转角技术。通过不断修正分段初始滚转角使SINS解算更趋于合理值。利用速度角修正技术,去除高速旋转造成的误差累积,再通过卡尔曼滤波得到较为准确的姿态信息。仿真结果表明,分段滤波修正初始滚转角可以有效地解算出较为准确的姿态信息。对实测数据的处理也证明,该技术可以应用于实际工程,解算得到的姿态信息满足工程需要。     

脉冲发动机对姿态稳定的近程反坦克火箭弹控制效果的研究

为研究近程反坦克火箭弹采用脉冲发动机进行姿态稳定控制的效果,文中提出脉冲点火算法和脉冲发动机的等效合力模型,通过弹道仿真分别研究了初始扰动、推力偏心、常值风等主要干扰因素作用下姿态稳定系统的控制效果.研究结果表明,姿态稳定控制对初始扰动、推力偏心等干扰因素造成的弹道偏差能进行有效的控制,但对常值风干扰造成的弹道偏差无修正能力.因此,可以采用姿态稳定方式提高近程反坦克火箭弹的射击精度,但发射时必须提供气象条件保障.     

一种组合导航低成本地面验证技术

在常见的SINS/GPS组合导航地面跑车系统的基础上,提出一种低成本验证方案。在硬件上采用现有常用设备组成跑车系统,在软件上采取"自对准"方式,使用数字罗盘HMR3000与弹道倾角、弹道偏角作为姿态精度考察的基准,避免了研制专用跑车设备带来的花费高、周期长等问题。实践表明,该方案能够较准确验证组合导航输出的姿态角精度、速度及位置,达到了跑车试验的目的。     

动基座条件下捷联惯导系统初始粗对准新方法

针对捷联惯导系统在动基座条件下难以实现自主粗对准的问题,提出了一种采用GPS辅助计算姿态矩阵的新方法。姿态矩阵的计算被分解为三个独立的变换矩阵的求解,而GPS和IMU的输出数据则以积分的方式在不同的坐标系中表示出来,从而得出各个不同坐标系之间的变换矩阵以完成粗对准过程。经过仿真验证,该方法能使捷联惯导系统在动基座上快速的计算出初始姿态矩阵,且姿态角误差小于1°,满足为后续精对准过程提供初始值的精度要求。