基于SINS解算的行人导航技术发展综述

针对行人导航系统在卫星信号拒止条件下需要完成行人自主导航的问题,采用基于微电子机械系统(MEMS)传感器的行人捷联惯性导航系统(SINS)解算方法实现行人自主导航,利用间接卡尔曼滤波(KF)反馈校正算法对导航误差进行零速修正(ZUPT)和零角速率修正(ZARU)。详细介绍了行人SINS解算算法预处理、步态检测、滤波修正算法基本原理,针对进一步减少导航误差的问题,总结了目前的研究进展;针对行人导航SINS解算中绝对航向和绝对位置误差发散的问题,分析了目前提出的其它辅助导航方法,指出了基于SINS解算的行人导航技术特点及未来发展趋势,为行人自主导航领域的研究方向提供了参考。     

一种改进UKF在JTIDS相对导航中的应用

针对JTIDS相对导航中用户自身运动模型不准和机动性会给定位结果带来误差的问题,文中提出了一种改进型UKF在JTIDS相对导航中的应用算法。该算法根据新息的变化确定时变修正因子,通过实时的修正sigma点和协方差来调整新息在估计值中的权重,以适应当前时刻下的运动状态。仿真结果表明,该算法能够有效地消除模型不准和机动性带来的定位误差,并且能够快速得到收敛结果。     

基于相对惯性导航的机载导弹二次传递对准

为了克服机翼挠曲变形的影响,本文在传统传递对准方法的基础上,提出一种机载导弹的二次传递对准方法。核心思想由两个步骤组成:第一步,根据加速度计和陀螺仪的输出,利用相对惯性导航算法,实时解算弹载子惯导相对于机身主惯导的导航参数;第二步,以相对位置误差为量测值,在卡尔曼滤波器中估计相对导航误差,并将估计结果反馈至相对导航解算过程中。导弹的对准结果可以通过联立主惯导姿态与主、子惯导的相对姿态来获得。仿真结果表明,该方法在机翼发生挠曲变形的条件下,可以得到子惯导的高精度实时姿态信息。     

JTIDS中时差导航定位方法与性能分析

JTIDS可利用一个通道、一个波形来完成通信、导航、识别等多重功能.文主要介绍在JTIDS中利用无源时差进行导航定位的方法,并进行了性能分析,说明了布站方式对多站无源时差定位性能的影响.     

基于目标轴线的成像引信测距算法

针对智能弹药对地面车辆的测距问题,提出了一种基于目标轴线的成像引信测距算法。将弹目相对姿态表示为测量坐标系和目标坐标系之间的相对位置角,利用目标轴线长度和夹角的透视投影关系完成弹目距离解算。算法采用弱透视透视投影模型简化了解算过程,利用相对位置角提高了解算精度。误差分析给出了弹目距离和相对位置角对测量误差的影响。对不同相对位置角和弹目距离下的图像仿真结果表明,测距相对误差小于3%,结果稳定。     

无陀螺惯性导航系统对准误差分析

推导了采用6个加速度构建无陀螺惯性导航系统的位置参数解算方程,分析了6加速度计的无陀螺惯性导航系统中加速度计对准误差与位置解算误差的关系,并推导出了位置误差的解析式。针对不同情况,通过仿真试验,发现对准误差对位置计算误差影响显著,且在相同对准误差条件下,位置解算误差随加速度计的安装距离增大而减少的特性。     

基于双联邦UKF算法的组合导航数据融合方法

为了提高组合导航系统数据融合的精度和容错性,提出一种双联邦UKF组合导航数据融合方法.采用双联邦UKF滤波器的算法将JTIDS相对导航技术与成熟的GPS/INS/DVS组合导航技术相结合组成新的双联邦UKF组合导航数据融合算法.联邦UKF算法将UKF算法和分散式滤波技术相结合,精度高容错性好,JTIDS相对导航技术精度高抗干扰能力强.主滤波器1对GPS/INS/DVS组合导航信息进行融合后与JTIDS相对导航信息在主滤波器2中融合,提高了组合导航系统的可靠性和容错性.数值仿真实验表明,该算法性能优于单纯采用联邦GPS/INS组合导航算法是一种理想的组合导航滤波方法.     

高动态条件下的捷联惯导并行算法研究

为提高高动态条件下导航解算的速度,文中给出了一种单更新速率的并行导航解算算法。该并行算法由并行姿态算法模块、并行速度算法模块、并行位置算法模块和参数计算模块等4个并行执行的模块组成。分析表明,该并行算法的总执行周期仅为普通算法的6%左右,显著提高了计算速度。基于FPGA的仿真实验结果表明,这一设计可大大提高导航解算算法的更新速率,对在高动态条件下提高导航解算的精度有重要作用。     

GPS/GLONASS地面静态偏差引起导航误差仿真计算

为了验证GPS／GLONASS定位系统用于弹道导弹的导航效果，文中对其进行了仿真计算。首先获取了GPS／GLONASS定位信息接收系统的地面静态偏差信息，将地面静态偏差作为实时导航的关机点参数修正误差，接着解算弹道求落点偏差，得到了地面静态偏差引起导航误差的大小。     

基于格网坐标系的极区惯导误差分析

针对传统惯导无法在极区提供高精度导航信息的问题,提出依据格林尼治子午线的平行线建立虚拟北(文中称为格网北),进而在格网北的基础上建立虚拟直角正交坐标系(文中称为格网坐标系),将其作为极区惯导的空间坐标基准,以解决极区导航参数解算中面临的坐标基准的数学理论问题.为了验证格网坐标系的有效性,建立了误差模型,仿真结果表明:采用文中建立的格网坐标系作为空间坐标基准,能够解算出高精度的导航信息.     

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。     

基于固定里程量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载里程计小量微分引起噪声放大和脉冲计数截断误差造成里程增量误差,进而影响系统精度的问题,提出了基于固定里程量测的组合导航方法.该算法采用位置量测方案,将固定里程范围内捷联惯导解算的位置信息和里程计航位推算之差作为量测值进行组合导航,并提出了里程计脉冲计数截断误差修正方法.仿真表明,该方法可以快速分离组合导航系统各传感器误差,具有较高的定位定向精度和推广应用价值.     

一种长航时捷联惯导系统单点综合校正方法

针对长航时捷联惯导系统的误差发散问题,提出一种基于惯性系的单点综合校正方法。采用GPS提供的位置信息和天文导航提供的航向信息构成外观测量。在建立动态误差模型过程中,利用外观测量信息对系数矩阵中的经度、纬度误差及天向失准角进行修正。相对于由惯导系统解算值确定系数矩阵的传统综合校正方法,该方法误差模型中系数矩阵的精度仅由外观测量信息精度决定,不引入惯导系统解算误差。该方法无需对载体运动进行限制,且陀螺常值漂移的估计精度不受校正间隔的影响。仿真结果表明了该方法的有效性。     

双基地雷达目标定位解算误差的分析

针对双基地雷达站心坐标的不同,测量目标的坐标有差异,给目标定位带来误差,文中采用坐标转换的方法对误差进行了解算,并用两雷达站对解算结果进行了仿真,仿真结果表明,该解算方法对高低和方位角误差的敏感程度有差异.     

基于降阶模型的GPS/PINS组合导航半实物仿真研究

文中基于卡尔曼滤波器降阶模型．设计了GPS／PINS实时组合导航跑车试验系统。跑车试验过程中实时采集GPS的位置和速度信息以及平台惯组的加速度和姿态角等信息．进行滤波解算，实时输出解算结果。试验结果表明．基于降阶模型的组合导航系统可以满意的完成导航任务。     

水面舰艇引导直升机鱼雷攻击误差分析

在水面舰艇编队反潜作战背景下,由于引导及攻击占位的因素而影响水面舰艇引导直升机鱼雷攻击效果的主要误差源包括引导水面舰艇位置误差、航向误差、速度误差、探测距离误差、探测方向误差、攻击直升机位置误差、占位航向误差和占位速度误差.本文在对以上各种误差源的误差传递过程进行分析的基础上,采用蒙特卡罗法进行了计算,得出了这些误差源对攻击效果的影响.通过对计算结果的分析,提出了提高引导和攻击兵力平台的导航及定位精度对鱼雷引导攻击的效果具有很大作用的结论.     

基于复合转位的新型高精度四位置寻北方法

针对传统的四位置以及多位置寻北方法无法完全消除惯性器件标度因数误差影响的问题,以双轴转台为基础,设计了一种惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)在双轴转台上复合安装的方式,提出了基于复合转位的四位置高精度寻北解算方法。与传统四位置寻北方案相比,在不增加转位的条件下,可以真正意义上的消除标度因数误差,并且可实现全姿态的高精度解算。仿真结果表明,复合四位置高精度解算方案不仅可以完全消除惯性器件标度误差、常值误差的影响,并且对惯性器件安装误差也有很好的抑制效果。通过综合考虑惯性器件的常值误差、标度因数误差、安装误差和随机误差,传统的寻北精度为0. 12°(7. 2’),而复合四位置寻北精度优于0. 05°(3’),相较于传统寻北方法精度提高约58%。     

基于高阶容积卡尔曼滤波的极区惯性/重力梯度组合导航方法

针对现有的导航手段在极区应用都存在一定的缺陷这一问题,提出了一种基于惯性/重力梯度的组合导航方法。建立了组合导航系统模型,首先,考虑到传统惯导解算方法在极区存在经线收敛的问题,给出了一种基于格网坐标系的惯导解算模型;基于重力梯度仪的误差特性,建立了系统的量测模型。为提高算法的估计精度和稳定性,并解决惯性/重力梯度组合导航系统雅克比矩阵求解复杂等问题,采用高阶容积卡尔曼滤波算法,结合重力梯度图,设计了组合导航滤波器。其中,为保证四元数的归一化,采用修正的罗德里格斯参数表示姿态误差。最后进行了蒙特卡洛数学仿真,仿真结果证明了该方法可以准确地估计出飞行器的位置和速度等信息,且估计精度高于扩展卡尔曼滤波;此外,通过仿真结果分析了重力梯度仪精度、地形、飞行器高度等影响组合导航精度的关键要素。     

单轴旋转捷联惯性导航系统加速度计尺寸误差标定方法

加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差与尺寸误差的数学模型;为进一步提高标定效果,引入加速度计等效误差作为扩展观测量,利用可观测性分析方法设计具体的标定路径,通过滤波获取尺寸误差参数。仿真和实验结果表明,相比仅以速度误差为观测量的方法,该方法可以实现对加速度计尺寸误差的更高精度快速标定,导航速度解算误差可降低约50%.     

基于无陀螺捷联惯导系统的四元数算法

在捷联惯导系统中,针对以往解算姿态角精度不高、导航误差随时间积累较快、解算存在奇异、精度不高等问题,采用了一种四元数解算算法,该方法只需求解由四元数所表示的四个姿态运动微分方程。实验证明,该方法算法简单,易于操作,从一定程度上抑制了误差的积累。