改进的两步卡尔曼滤波器在惯导平台误差模型辨识中的应用

根据系统特性,将原两步卡尔曼滤波算法进行了简化,并引入自适应滤波方法以防止滤波发散,得到了改进的新算法。理论分析及仿真结果表明,该新算法计算量较扩维卡尔曼滤波算法小,而且可有效克服滤波发散现象。     

双滤波器捷联惯导外阻尼导航算法

针对捷联惯导系统导航精度受系统振荡误差严重影响的问题,提出一种基于双滤波器的捷联惯导外阻尼导航算法.该算法设计了两个串行滤波器,第一个滤波器以外速度为参考输入对外部速度作平滑处理并得到捷联惯导系统误差状态估计值,第二个滤波器利用平滑后的高精度外部参考速度,以速度变化量作为外部参考输入进行状态估计,屏蔽速度常值误差对系统的影响,最后,设计信息融合算法,将两个滤波器得到的估计状态进行融合,使得导航结果兼顾双滤波器的优点.仿真验证表明:存在外速常值误差时,相较于滤波器2而言,经过信息融合后的导航误差的地球振荡误差收敛速度明显加快,其短期精度得到显著提高;相较于滤波器1而言,经过信息融合后,其稳态导航精度得到显著提高;该方法具有较高的稳态精度,可缩短外阻尼系统误差收敛时间,有效提高捷联惯导系统导航精度.     

基于光纤陀螺的捷联惯导系统的测试设计

我国煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大,目前主要采用人工丈量的方法测量标定开孔方位与角度参数,稳钻时间长、效率低、精度差。针对这一问题,提出基于光纤陀螺的捷联惯导系统开孔参数新方法,该系统采用陀螺与加速度计的捷联惯导系统对钻孔的方位角、倾角进行测量,可以显著提高钻孔方位与角度参数的标定效率与精度,降低管理成本。     

旋转式捷联惯导系统误差分析

为了提高惯导系统长时间运行时的精度,采用旋转自动补偿技术来抑制系统误差的发散.分析旋转自动补偿的基本原理,得出旋转式捷联惯导系统下的误差传播方程,对光学陀螺的刻度因子误差、安装误差、常值漂移和随机漂移误差在旋转方式下的误差传播情况进行了分析研究.比较分析了单轴旋转和双轴旋转方式下对系统误差的不同影响.仿真结果表明:旋转自动补偿技术,能明显改善纯惯导系统误差随时间发散的特点,有效抑制误差的增长.研究结果可以作为旋转式光学陀螺捷联惯性导航系统进一步优化和工程设计的理论参考.     

捷联惯导系统可观测性的研究

采用奇异值分解和古卓夫柯夫方法分析了捷联惯导系统误差方程的观测性问题,讨论了如何选择系统的不可观状态,并用直方图给出了形象的说明。     

使用捷联惯导的导弹自适应自动驾驶仪特征参数的选取方法

讨论了数字式自适应自动驾驶仪设计中的一个重要问题－特征参数的选取方法。高性能战术导弹的动力学特性的变化是很大的，导弹的这种动力学特性大大增加了控制系统的设计难度，在工程中通过引入可变增益控制器解决这个问题。研究结果表明，用于控制器调参的特征参数主要由导弹的射程、马赫数和动压变化范围以及使用攻角的大小来决定。给出的设计实例初步证实了这种方法的正确性。     

飞行仿真的捷联惯导算法测试平台探讨

在使用捷联惯导算法测试的过程中,很难得到飞行轨迹的真实数据,飞行仿真的捷联惯导算法测试平台就是针对这种情况建立的。这个测试平台的系统结构,在构建非线性飞机数学模型的基础上,对飞机进行了多模态的仿真,然后在坐标的基础上,通过变换将参数转换成了轨迹数据;将数据与捷联惯导系统的原理相结合,切实地得出了陀螺仪、加速度计的理想数值,由于是理想的所以肯定存在着误差,通过对误差的建模,可以得到组件模拟数据;最后,就是对比两种更新算法的惯导解算。通过飞机仿真的实验,可以发现所得到的基准数据与飞行力学的特点是十分符合的,不仅如此,还将飞机的动态特性完整地展现了出来,具有很好的性能。     

捷联惯导系统的真锥误差分析

航行体的角振动和线振动是引起捷联惯导系统误差的重要原因之一,本详细分析了航行体角振动引起捷联惯导系统真锥误差的机理和原因,并给出误差的模型和减小误差的可能途径。     

摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究

舰船的摇摆使陀螺无法测出地球自转角速度,无法根据陀螺和加速度计的输出直接计算出姿态阵。针对这一问题,提出了基于重力加速度的粗对准算法。该算法中,姿态阵分散成4个矩阵求取,所利用的信息为:摇摆基座姿态变化信息;重力加速度相对惯性空间随地球旋转引起的方向变化信息;地球自转信息;地理信息。算法的巧妙之处是应用惯性凝固假设,建立了基座惯性坐标系ib0,使舰体相对ib0坐标系的姿态阵初值成为单位阵,从而使姿态更新解算成为可能。仿真结果表明,在舰船横摇、纵摇、艏摇幅值分别为10°、7°和5°,周期分别为6 s、5 s和7 s,横荡、纵荡、垂荡幅值分别为0.02 m、0.03 m和0.3 m,周期分别为7 s、6 s和8 s的环境下,由50个样本确定的东、北、天向失准角的均值分别为2.01′-、1.38′和-0.20,°相对的标准差为0.26′、0.21′和1.3,°在此基础上完全可以实现精对准。     

捷联惯导误差分析与误差补偿

通过误差分析,讨论了各种误差源对捷联惯导系统的影响.根据惯导系统精度要求,确定了惯性测量元件最大允许误差,从而为选择合理的传感器确定了理论依据.这些传感器组成的惯性测量元件需要经过标定实验来确定系统误差补偿模型中的系数.误差补偿后,通过均匀设计法得到系统精度,满足了精度要求.     

低通滤波与卡尔曼滤波相结合的制导律识别

为利用观测数据对执行追踪任务的非合作目标飞行器进行制导律识别,采用一种通用的隐式制导函数对制导行为进行统一描述,并且给出了一种采用时变制导系数的模型来逼进隐式制导函数.在此模型基础上,利用低通滤波与卡尔曼滤波相结合的频域分离自适应卡尔曼滤波方法对观测数据进行实时处理分析,最终得到目标飞行器的制导律识别结果.仿真结果表明,在目标飞行器采用比例导引律或Bang-Bang变结构制导律的情况下,识别算法能够从观测数据出发,对目标飞行器的制导律完成有效和快速识别.     

卡尔曼滤波在CSTR系统中的应用

从现在的工艺条件及经济方面考虑,在连续搅拌反应釜(CSTR)系统中直接测量其组分的浓度是很困难的.本文基于卡尔曼滤波技术,通过实时测量反应釜的反应温度与冷却温度来在线估计其组分的浓度,取得了很好的效果.最后给出了在CSTR系统中应用的仿真结果.     

一种蜂窝网中伪线性卡尔曼滤波混合定位算法

提出了蜂窝网中一种基于伪线性卡尔曼滤波的到达时间和到达角（TOA／AOA）混合定位的算法,能够对处于运动状态的用户进行跟踪定位．根据用户运动模型,使用笛卡尔坐标旋转以降低状态变量的维数,在确保跟踪精度的同时又降低了算法的运算量．同时考虑了用户在不同的观测平台间切换时实现连续跟踪的问题,分析和仿真了观测平台自身的定位误差和散射半径对跟踪精度的影响．结果表明算法的精度能够满足E911要求,并与最小二乘算法的定位精度进行了比较．     

稳态分数阶Kalman滤波器

基于CARMA新息模型对线性离散分数阶状态空间系统提出一种稳态分数阶Kalman滤波器。分数阶描述比整数阶描述更精确,所提出的滤波器相比已有的整数阶系统的相关研究结果更具普遍性和实用性。仿真实例表明了该滤波器的有效性。     

基于卡尔曼滤波的水动力模型实时校正方法

提出交替卡尔曼滤波方法,即联立连续方程和动量方程,分别以水位、流量作为状态量建立滤波器方程进行两滤波器交替计算,较好地解决了校正过程中不同类型状态量之间共同校正的问题.对长江干流局部河段进行实例验证,采用三峡水库135 m蓄水阶段的水文资料预报6 h洪水过程,其结果表明本文校正预报方法对提高实时预报精度有效.     

卡尔曼滤波在最小判别搜索定位系统中的应用

为提高室内环境下无线移动设备的定位精度与定位速度,采用基于指纹定位的最小判别搜索定位算法,通过判别函数表征信号模式的空间相关性,然后利用精细修改的牛顿法确定移动设备的位置坐标。考虑到用户位置变化方差大以及环境噪声的影响,在最小判别搜索定位算法的基础上融合卡尔曼滤波,以进一步提高搜索定位的精度。仿真结果表明,融合卡尔曼滤波的最小判别搜索定位算法在室内环境下能达到较高的定位精度,且定位速度快。     

基于改进的平方根中心差分卡尔曼滤波的单站无源定位算法

针对单站无源定位可观测性弱、收敛速度慢、定位精度差等问题,推导出了一种带次优渐消因子的平方根中心差分卡尔曼滤波算法。在正交原理的约束下,通过引入自适应次优渐消因子实时调整增益矩阵,保证不同时刻残差序列相互正交,提高了滤波器对状态变化的反应速度和对有偏估计的自适应修正能力。同时,使用误差协方差的平方根替代协方差参与滤波,保证滤波算法的数值稳定性。仿真结果表明,新算法稳定性更好、收敛速度更快、定位精度更高。     

Strapdown Homing Guidance System Design for Some Ammunition

The guidance is one of the main development di-rections of conventional ordnance.Strapdown homingis one of the main measures for ammunition guidancebecause of the li mitation of mass,volume,cost andlaunch overload.Such guided ammunition couldn’tdirectly use the conventional proportional guidancelawasthe strapdownseeker could only providethein-formation of line-of-sight angles in body coordinates,which could be used in attitude pursuit guidance sys-tem[1].It is well known that the attitude pur…     

Hybrid Kalman and unscented Kalman filters for INS/GPS integrated system considering constant lever arm effect

In inertial navigation system(INS) and global positioning system(GPS) integrated system, GPS antennas are usually not located at the same location as the inertial measurement unit(IMU) of the INS, so the lever arm effect exists, which makes the observation equation highly nonlinear. The INS/GPS integration with constant lever arm effect is studied. The position relation of IMU and GPS’s antenna is represented in the earth centered earth fixed frame, while the velocity relation of these two systems is represented in local horizontal frame. Due to the small integration time interval of INS, i.e. 0.1 s in this work, the nonlinearity in the INS error equation is trivial, so the linear INS error model is constructed and addressed by Kalman filter’s prediction step. On the other hand, the high nonlinearity in the observation equation due to lever arm effect is addressed by unscented Kalman filter’s update step to attain higher accuracy and better applicability. Simulation is designed and the performance of the hybrid filter is validated.