动态干扰条件下的旋转式捷联惯导系统自对准方法

针对角晃动与线晃动等动态干扰条件下,旋转式捷联惯导系统（Rotary strapdown inertial navigation system,Rotary SINS）难以实现自对准的问题,提出了一种基于惯性系的自对准新算法. 首先,基于惯性系下粗对准的结果,推导了双轴转动调制捷联惯导系统的惯性系精对准误差模型;然后,针对观测模型的噪声不确定性问题,通过改变渐消因子阵的嵌入方式,提出了一种改进的多渐消因子自适应 Kalman滤波方法. 最后,仿真实验证明该方法能够有效解决动态干扰条件下旋转式捷联惯导系统的自对准问题,实现快速自主高精度对准.     

捷联惯导动基座快速精对准方法

针对载体处于动基座下难以实现快速对准这一问题,在已有惯性系对准方法的基础上提出了改进的对准方案并应用于捷联惯导系统中.利用卡尔曼滤波水平精对准速度较快的优点快速完成水平对准,进而计算出重力加速度在基座惯性坐标系的投影并采用加权平均算法对其进行平滑,最后利用重力在惯性空间圆锥慢漂的性质,通过惯性系对准方法完成初始对准.车载试验结果表明,所提出的对准方法可以在5分钟内完成较高精度的初始对准.     

单轴旋转SINS惯性系对准方法研究

针对复杂情况下车载捷联惯导初始对准抗干扰能力差,对准精度不高的问题,提出一种基于单轴连续旋转调制的惯性系初始对准方法。阐述了单轴连续旋转捷联惯导初始对准的误差抑制原理,利用惯性凝固思想建立了惯性系双矢量对准模型,进一步利用惯性系多矢量定姿方法结合旋转调制实现初始对准。通过仿真及设备实验验证,单轴连续旋转调制能够有效抑制惯性器件误差,提高对准精度,惯性系多矢量定姿方法相比于双矢量定姿方法能够更加充分利用测量矢量信息,抑制外界干扰,提高对准性能。     

捷联惯导系统中卡尔曼滤波的应用研究

为提高捷联惯导系统初始对准精度,提出将卡尔曼滤波技术应用于系统初始精对准,用以估计系统的失准角和惯性误差。对卡尔曼滤波技术在捷联惯导系统中的应用进行分析,建立捷联惯导系统初始对准误差模型和卡尔曼滤波量测方程。分析不同条件下不同滤波方法的滤波原理和滤波精度。在此基础上,提出一种将预测扩展卡尔曼滤波应用于逆向导航技术的思路,并进行了理论分析和捷联惯导系统自对准流程设计,为后续进一步深入开展惯导系统初始对准奠定基础。     

带有转动机构的捷联惯导初始对准方法分析

在现有器件精度基础上依靠旋转调制技术实现更高精度导航成为当前惯性技术的研究热点。针对移动测量系统旋转光纤惯导系统对初始化可靠性和准确性提出的更高要求,设计一种不同惯性系下重力加速度建立转换矩阵的粗对准加两位置卡尔曼滤波精对准的初始化方法。分析粗对准过程转换矩阵求取机理,设计惯性坐标系重力及其微分构建初始捷联矩阵的方法;利用转动机构实现IMU处于2个最优方位完成光纤惯导系统的卡尔曼滤波精对准。转台实验结果表明,惯性系粗对准加两位置卡尔曼组合精对准可有效实现旋转惯导系统的高精度初始化。     

惯性导航系统非线性初始对准的LS-SVM方法研究

由陀螺仪和加速度计等惯性传感器组成的惯性导航系统,在进入导航状态之前必须进行初始对准.根据支持向量机强大的非线性映射能力,建立了基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的捷联惯导系统非线性初始对准方法.LS-SVM避开了经典支持向量机求解时的复杂优化运算,通过求解一组线性方程组就可以得到唯一的全局最优解,所以算法的复杂度大大降低,能更好的满足工程应用中的实时性要求.针对方位初始失准角为大角度时的捷联惯导系统非线性误差模型进行仿真分析,并在相同条件下与卡尔曼滤波方法作比较,结果表明LS-SVM在初始对准中的有效性和可行性.     

基于UKF的捷联惯导大失准角初始对准方法

研究自主水下航行器,位置速度匹配中的误差需要补偿.捷联惯导大失准角误差传播特性是非线性的.为了提高捷联惯导大失准角初始对准精度,提出了一种基于UKF的捷联惯导初始对准的方法.由于对大失准角下SINS的非线性误差模型和系统噪声和观测噪声为加性的特点,给出了一种简化的Unscented卡尔曼滤波递推算法,并提出在精对准阶段采用多次精对准提高大初始失准角下SINS对准精度进行仿真.仿真结果表明,在GPS辅助下,使捷联惯导方位角误差减少,采用改进方法,也可获得较高的对准精度.     

晃动基座下捷联惯导的抗干扰自对准算法

针对捷联惯导(SINS) 晃动基座下, SINS 难以快速实现自对准的问题, 提出SINS 的抗干扰自对准算法. 该算法通过将初始对准问题转化为Wahba 求解问题来消除角运动干扰的影响; 利用惯性坐标系重力矢量和晃动干扰加速度的频率特点, 通过设计低通滤波器对比力在惯性坐标下的投影进行滤波来消除线振动干扰的影响. 仿真结果表明, 该算法不需要进行粗对准, 能够在角运动干扰和线振动干扰同时存在的情况下快速实现自对准.

     

基于DSP的捷联惯导数据采集系统设计

针对捷联惯导系统对于精度和实时性等要求,介绍了基于DSP的捷联惯导数据采集系统的构成及技术实现.采用高速的DSP和CPLD设计了捷联惯导数据采集系统的硬件电路,实现了惯性器件信息的快速采集及其处理,从而满足复杂算法对于处理速度的要求,同时也提高了系统的集成度,实现了系统设计的小型化;设计了串行通信和显示模块,用于数据的交换以及实时显示;分析了系统硬件电路设计过程中可能存在的噪声干扰,并给出了相应的抑制方法.实验结果表明,各项指标均已达到了设计时的要求.     

纬度未知条件下捷联惯导摇摆基座自对准方法

针对纬度未知条件下捷联惯导摇摆基座自对准问题,本文将其看作基于特征值分解的优化问题处理,提出一种基于地球系重力矢量的摇摆基座自对准方法.首先,构建基于速度增量形式的目标函数,建立不依赖外部纬度信息的地球系下重力矢量模型,以提高地球系下重力矢量的估计精度;然后,将摇摆基座自对准看作Wahba姿态确定问题,基于地球系下重力矢量建立关于惯性系转换四元数的速度增量式目标函数,增强对噪声及振荡干扰的抑制,利用基于特征值分解的多矢量优化方法完成摇摆基座自对准,以提高对准精度;最后,通过设置捷联惯导摇摆基座初始对准仿真及船舶系泊实验,验证了所提方法的有效性.     

抗角晃动与线运动耦合干扰的捷联惯导自对准算法

捷联惯导系统在实际对准过程中,由于受到角晃动干扰与线运动干扰的耦合作用,难以快速高精度地完成自对准,针对该问题提出了一种抗角晃动与线运动耦合干扰的自对准算法。该算法将自对准问题转化为Wahba姿态求解问题,以消除角晃动干扰的影响;利用惯性系下的重力矢量信号的时域特性,采用时域信号处理方法来实现消除线运动干扰。仿真结果表明,该算法在角晃动干扰与线运动耦合干扰的作用下能够快速地实现自对准。     

舰船捷联惯导系统粗对准方法研究

提出适合于舰船系泊、锚泊状态下的捷联惯性导航系统惯性凝固粗对准方法。在惯性凝固坐标系和惯性坐标系上对重力向量分别进行积分,并利用重力向量随地球旋转在惯性空间的方向变化信息,粗略计算初始捷联姿态矩阵。该方法通过积分抵消掉舰船线性位移引入的干扰加速度,同时,避免了舰船姿态摇摆引入的干扰角速度。仿真分析表明：在舰船系泊、锚泊状态下,惯性凝固粗对准方法比较传统算法优势明显。     

A fast and accurate initial alignment method for strapdown inertial navigation system on stationary base

In this work,a fast an d accurate stationary alignment method for strapdown inertial navigation system (SINS) is proposed.It h as been demonstrated that the stationary alignment o f SINS can be improved by employing the multipositio n technique,but the alignment time of the azimuth error is relatively longer.Over here,the two-posi tion alignment principle is presented.On the basis of this SINS error model,a fast estimation algorithm of the azimuth error for the initial a lignment of SINS on stationary base is derived f ully from the horizontal velocity outputs and the output rates,and the novel azimuth error estimatio n algorithm is used for the two-position alignment. Consequently,the speed and accuracy of the SINS' s initial alignment is enhanced greatly.The computer simulation results illustrate the efficiency of this alignment method.     

A fast and accurate initial alignment method for strapdown inertial navigation system on stationary base

In this work,a fast and accurate stationary alignment method for strapdown inertial navigation system （SINS） is proposed. It has been demonstrated that the stationary alignment of SINS can be improved by employing the multiposition technique,but the alignment time of the azimuth error is relatively longer. Over here, the two-position alignment principle is presented. On the basis of this SINS error model, a fast estimation algorithm of the azimuth error for the initial alignment of SINS on stationary base is derived fully from the horizontal velocity outputs and the output rates, and the novel azimuth error estimation algorithm is used for the two-position alignment. Consequently, the speed and accuracy of the SINS＇ s initial alignment is enhanced greatly. The computer simulation results illustrate the efficiency of this alignment method.     

弹载SINS摇摆基座对准仿真研究

为了分析导弹在风干扰下的摇摆运动,解决弹载捷联式惯性导航系统(SINS)摇摆运动下的对准技术,结合实际工程应用,提出了一种弹载SINS摇摆基座对准仿真方法.利用机械系统力学自动分析软件(ADAMS)建立了导弹的物理模型,给出了在风干扰下导弹的速度变化曲线和姿态变化曲线,并以此作为验证对准算法的数据来源.对准方案分为解析粗对准和滤波精对准两个过程,粗对准利用惯性器件的输出在最短的时间内为精对准提供姿态角的初始值,精对准利用滤波技术对粗对准结束后SINS的姿态误差角进行精确估计并补偿.最后的仿真结果验证了方案的可行性,在1分钟内俯仰角和滚转角的估计精度能够满足某导弹的性能要求.