基于光电位置传感的弹道偏航与姿态测量

针对传统激光驾束制导弹道偏航和姿态测量需要高精度的惯性测量组件,存在系统复杂、体积大、成本高的问题,提出基于光电位置传感的弹道偏航与姿态角测量方法。该方法利用光电位置传感器PSD代替传统光电编码传感器完成弹道偏差测量,光电位置传感器还根据激光光斑在光电位置传感器上的位置代替传统惯性测量组件判断偏航角、俯仰角。同时实现弹丸弹道偏航与姿态角测量。测量精度评价分析表明,所提出的测量方法对弹丸偏航角和俯仰角测量精度可达到0.60°,能够满足小口径枪榴弹弹道修正的应用需求。     

高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究

针对高速旋转弹药姿态测量中,传统的MEMS捷联惯性测量系统由于角速率传感器在量程和精度上不能同时满足测试要求而存在姿态测量精度低的问题,提出了半捷联MEMS惯性测量的概念、原理和半捷联MEMS惯性测量的实现方法;同时针对半捷联MEMS惯性测量系统的组成结构,对半捷联MEMS惯性测量装置进行了介绍。通过对动力输出仓、控制-驱动电路安装仓、惯性信息敏感仓和惯性信息采集仓的结构和功能说明,阐述了半捷联MEMS惯性测量的实现方法。该装置可在弹药高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定测试环境,有效抑制高旋弹药对惯性系统姿态测量精度的影响,为高旋弹药姿态测量和常规弹药制导化提供了新的思路,具有一定的工程应用价值。     

自行火炮随动系统性能原位检测设备研制

针对新型自行火炮随动系统性能的快速检测需求,研制了一种原位检测设备。该设备不仅可以自动检测随动系统的电源、控制、反馈和连锁信号,而且能够自动输入激励信号,通过高精度数字式轴角变换器同步采集高低和方位角传感器输出的位置信息,经过数据分析处理后,可获得系统调速性能、调炮精度和调炮时间等性能指标。     

四种新型惯性传感器浅介

飞机、舰船、地面车辆的惯性导航,火箭、导弹的惯性制导,以及武器平台、瞄准线的稳定等,都需要利用惯性测量装置实时、准确地测量方位、速度、位置、姿态等参数,以完成预定的导航或稳定任务。光电技术在惯性传感器中的应用促进了惯性测量技术的发展,并满足了军用惯性导航系统、惯性制导系统及平台稳定系统对高性能,高精度、高可靠性惯性测量装置的需求。     

基于飞艇的指向随动控制系统设计与实现

一种基于飞艇的天线指向随动控制系统,由三轴角位置伺服平台、惯性测量组件、测向／测姿GPS接收器、电子控制器和姿态陀螺平台等组成。其采用直流力矩电机拖动方式实现三轴角位置的伺服控制,采用光电码盘作为基连角位置传感器,实现三轴基连角位置的闭环控制。该系统在某种军事应用领域已投入使用,工作稳定可靠。     

基于两磁传感器极值比值的弹体横滚姿态测量

针对高转速弹体飞行过程中的高速旋转,微惯性器件无法满足测量要求的问题,提出利用两个磁传感器组合测量姿态的方法.将磁传感器组合中的一个与弹轴成锐角安装,利用两磁传感器输出的极值信息,采用极值比值的方法确定姿态,无需知道地磁场强度且解算过程中只需要标量运算.与Thomas Harkins,David Hepner提出的零交叉法相比,姿态角信息多且是单值的.针对极值比值算法及磁传感器安装角度误差进行了仿真,仿真结果表明:该算法具有较高的精度,解算的姿态角与真实姿态角相符;对磁传感器的位置误差修正后,姿态角的解算精度有所提高.     

卡尔曼滤波在四旋翼飞行器姿态测量中的应用

针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试验。结果表明,该算法能避免动态噪声对加速度传感器数据的影响,提高四旋翼飞行器姿态测量的精度。     

9月17日02

针对海上舰船摇摆引起的舰载经纬仪巨大定位及测量误差问题,提出一种船摇误差修正的高精度解决方案。本文利用惯性导航系统测量出的船体摆动姿态角和GPS局部基准定位信息,对舰载经纬仪实时站址数据和测角数据做了船摇修正处理,并研究了站置误差对测角精度的影响。通过对修正前后数据做误差比对分析,提高了海基测控装备外弹道的测量精度。试验证明该方法简单、实用,修正后精度满足使用要求,可以推广应用。     

基于水声传播延迟的主从式多无人水下航行器协同导航定位研究

多水下无人航行器( UUV)协同导航定位技术是解决海洋中间层水下导航问题的重要途径,研究了主从式多UUV基于水声传播延迟的协同导航定位问题。主从式导航结构中,主UUV内部装备高精度导航设备,从UUV内部装备低精度导航设备,外部均装备水声装置测量相对位置关系,利用扩展卡尔曼滤波算法融合内部和外部传感器信息,对从UUV进行实时定位。研究结果表明,利用UUV的相对位置观测,可以显著提高导航定位精度。     

基于惯性/地磁的弹体组合测姿方法

针对单一传感器测姿精度有限和容错性不佳的问题,提出了基于惯性/地磁传感器的弹体姿态组合测量方法。该方法使用矢量因子联邦滤波算法对测量数据进行融合,并针对系统中存在的模型误差和噪声不严格符合高斯分布的问题,使用了改进的强跟踪无迹卡尔曼滤波算法作为联邦滤波的子滤波器。仿真结果表明,本文方法可以获得比任何单一传感器都高的估计精度,并比传统联邦滤波算法的融合精度更高。     

基于捷联惯导的火炮随动系统应用研究

将捷联惯导安装在火炮的摇架上,直接测量身管的射向,可提高火炮的操瞄精度。采用四元数法求解火炮随动系统的解耦误差控制量,使方位、高低随动能够独立控制,可避免将主令与捷联惯导姿态测量的对应值直接求差,作为随动系统的误差控制量,致使两个通道的运动控制存在耦合的问题,从而提高调炮精度。工程实践证明该方法有效。     

基于人工视觉的四旋翼飞行器室内定位与控制

为提高室内四旋翼的定位精度,提出一种基于人工视觉的四旋翼室内定位方法。在地面铺设与地面颜色有差别的参考线,利用机载下视觉传感器采集图像,并进行参考线特征提取,确定参考线与机体的相对位置并与微惯性测量单元数据融合,给出四旋翼飞行器的位置。使用AR.Drone四旋翼飞行器对该方法进行了验证。结果表明:该方案能在室内实现精度较高的定位,可以满足四旋翼航迹跟踪的精度要求。     

基于DSP 的光机扫描控制技术

针对传统模拟控制技术所设计的光机扫描控制系统,存在控制精度低、线性度差的问题,介绍一种基于DSP 的光机扫描控制系统。通过分析该系统的组成选择了合适的电机和位置传感器部件,并采用电流反馈和位置反馈相结合的数字控制策略,实现高精度、高线性的光机扫描控制。实验结果表明：扫描系统的精度满足使用要求,环境适应性好,能够适用于各种扫描成像类的光电产品。     

地磁/陀螺复合测姿的模块化分析误差补偿方法

针对地磁传感器和硅微陀螺的复合姿态测控系统受外界复杂环境干扰,导致弹箭姿态控制精度低,提出利用模块化分析法,分模块对系统组成的MIMU模块、浮点DSP控制模块、AMR模块进行误差分析和补偿,提高了复合测姿系统的姿态测量精度。转台试验表明:该方法具有漂移小、稳定性好、精度高等优点。最后的姿态解算误差在2°左右,能够很好地反映弹体飞行姿态,对地磁传感器和硅微陀螺的工程应用提供了有效的方法。     

基于对偶四元数的惯性/卫星/天文组合导航系统改进联邦滤波方法

传统惯性/卫星/天文组合导航系统联邦滤波中主滤波器和子滤波器状态量保持一致,而天文姿态信息仅对部分状态具有可观测性。常用的惯性/天文组合模式需将高精度的天文姿态信息进行坐标转换,从而降低组合导航精度。针对上述问题,提出了一种基于对偶四元数的惯性/卫星/ 天文组合导航系统改进联邦滤波方法,通过可观测性分析对子滤波器进行降维,能在保证导航精度的同时提高系统实时性。基于对偶四元数的降维惯性/天文组合方法可直接利用天文姿态信息进行组合,实现了天文高精度信息的有效利用,且避免将不可观测状态进行反馈修正从而提高组合精度。仿真结果表明,提出的改进联邦滤波方法能获得与集中式滤波相当的精度,在卫星信号丢失或故障情况下,相比于传统惯性/天文组合具有更优的性能。     

基于四元数坐标变换法的火炮身管姿态伺服控制研究

某履带式自行火炮随动系统采用捷联惯性导航装置来检测火炮身管姿态,实现射角射向的高精度控制.为解决火炮随动系统高低向伺服和方位向伺服存在的控制耦合问题,采用四元数法,将捷联惯导测量值与射角射向主令诸元从地理坐标系下转换到车体坐标系下,分别解出方位向和高低向调转误差,通过位置控制器和电机驱动系统完成火炮身管姿态闭环控制.在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真和试验.结果表明:采用四元数坐标变换法的火炮身管姿态伺服控制系统具有实现简单、调炮平稳、瞄准精确和超调小等技术特点,满足系统设计要求.     

用GPS系统测量飞行器的空间姿态

详细论述了ＧＰＳ系统用于测量飞行器空间姿态的基本原理，具体方法和坐标变换。在合作方式中，安装在飞行器上至少三个不同位置上的ＧＰＳ接收或转发天线，以及配套使用的机载接数据处理器（接收方式），或地面接收系统／数据处理系统，可以实时或准实时提供高精度的飞行器的空间姿态。     

基于测量预估高速弹丸随动摄影方法研究

提出了一种的弹丸姿态进行实时跟踪拍摄的新方法,能够解决对高速弹丸飞行姿态的实时随动拍摄问题。通过高速线阵CCD阵列预测弹丸的运动信息,利用分光镜和高速面阵CCD组成图像位置检测系统来实时校正反射镜扫描速率,实时获得清晰的炮弹等高速目标的运动姿态,跟踪拍摄范围可达到100～200m。并着重对拍摄系统的组成和拍摄方法作了研究,对拍摄误差做了一定的分析并进行了数值仿真研究。该方法对研究弹丸的飞行和尾翼张开、发动机点火控制等问题的研究有重要意义。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。     

地磁陀螺组合弹药姿态探测技术研究

在对飞行弹体控制时，需要实时获取弹体的姿态角。文中提出了一种采用地磁传感器和硅微陀螺构建低成本姿态探测系统的方案，给出了利用地磁矢量和陀螺探测结果进行弹体姿态解算的数学模型。仿真结果显示．该方案在一定条件下可以达到较高的精度。