机载捷联惯导的数字仿真与性能评价

面向机载捷联惯导系统的设计与验证需要,设计由惯性导航信息源、数据处理、滤波器、导航算法和初始对准等信号仿真器组成的捷联惯导数字仿真系统,并建立相应的性能评价指标体系,评价数据处理、信号滤波、导航解算和初始对准滤波等算法的有效性。最后,建立了捷联惯导数字仿真系统的综合评价模型。     

摇摆状态下车载捷联惯导系统初始对准方法研究

为了减小车载捷联惯导系统动态条件下的粗对准误差,使系统顺利进入精对准和导航阶段,对车体摆动干扰的特点进行了分析,提出一种补偿摆动误差,提高粗对准精度的方法;采用捷联惯导系统误差模型和卡尔曼滤波器,实现摇摆状态下车载捷联惯导系统精对准.仿真结果表明,补偿摆动误差后,基本消除车体摆动干扰,得到与静基座粗对准相当的结果;摇摆状态下精对准估计精度与静态估计结果基本一致,从而证明该对准方法的可行性与有效性.     

传递对准精度离线评估方法研究

针对基于平滑滤波算法的捷联惯导传递对准精度评估方法在整个过程中采用开环滤波方式可能影响评估精度的问题,该文给出了一种基于后向捷联算法和最优平滑算法的闭环精度评估方法.先按时间顺序进行卡尔曼滤波,在滤波结束时可获得较精确的姿态估计值,再以此为姿态初始值用保存的惯组数据进行后向捷联惯导解算和闭环后向组合导航直到对准结束时刻.最后对后向组合过程中的数据进行平滑得到姿态参考值,从而对传递对准精度进行评估.仿真结果验证了方法的有效性,最终评估精度得到了一定程度的改善.     

舰载武器的捷联惯导系统初始对准方法研究

捷联惯导系统已成为提升舰载武器性能的必要手段,而初始对准一直是捷联惯导系统的一项关键技术。本文总结了舰载武器用捷联惯导的初始对准方法,重点从误差模型、观测模型和最优估计算法三个方面详细介绍了传递对准的研究现状;并从解析自对准和惯性析自对准两个方面介绍了自对准方法的研究现状。最后,对舰载武器用捷联惯导的初始对准未来的发展趋势进行了展望。     

一种运动中卫星辅助惯导对准方法

<正>针对动基座条件下的对准需求，给出了一种新的卫星速度辅助的惯导动基座粗对准算法。通过调整惯性解算方案及定义新形式的速度误差模型，获得简化的大方位失准角线性化卡尔曼滤波对准模型。试飞实测离线仿真结果验证了方法的有效性，120s时间粗对准水平姿态误差不大于2°，航向误差不大于5°，可满足后续精对准滤波器对小角度线性化模型的初始假设条件要求。捷联惯导系统精对准一般需在完成粗对准的基础上进行。静基座条件下的粗对准可根据加速度计对重力加速度的测量值和陀螺对地球旋转角速度的量测值计算出载体的姿态矩阵，     

航空飞行器天文自主导航定位技术

针对传统惯性/天文多星组合导航的不足和导航星选取不确定性,设计了一种基于捷联惯性/天文单星深度组合的长航时自主导航系统,通过对惯性导航和二维转台单星观测的误差特性进行建模,综合两者的优点,实现了单星观测角度和惯导解算数据的高精度融合;在高度通道方向,引入气压高度计对高度误差进行阻尼,通过卡尔曼滤波器对惯导误差进行最优估计,运用可观测性理论对系统进行分析,得到了最优导航星选取准则,有效地解决了在部分观测角度下算法性能下降的问题。仿真结果表明:该算法长时间导航定位精度优于传统算法,最优导航星选取准则有效地提高了算法的鲁棒性,具有较高的理论研究意义和工程应用价值。     

联邦滤波在光纤陀螺捷联惯导系统传递对准中的应用

对舰载武器光纤陀螺捷联惯导系统相对舰船综合导航信息系统的动基座传递对准技术进行了研究,提出了将挠曲变形、时间延迟作为系统状态,并给出了系统状态方程和量测方程。采用联邦滤波作为信息融合算法的传递对准方法,对系统方程中的状态变量进行了可观测度分析,并推导了速度、姿态匹配子滤波器方程及主滤波器方程。最后进行了仿真试验,试验结果表明:该传递对准方法使方位精度提高20%以上;该方法能够有效解决舰船条件下光纤陀螺捷联惯导系统的传递对准。     

无源北斗/惯导两级滤波闭环组合算法

针对北斗卫星定位系统和惯性导航系统的组合设计组合导航卡尔曼滤波定位算法,引入伪距率作为观测量,基于高稳定度用户时钟,提出了双星下用两级滤波器对惯导进行闭环校正的闭环组合设计方案。其最大的优点是能根据收星情况稳定地在闭环和开环方式之间转换,这是采用惯导模型设计滤波器所不具有的。最后通过仿真说明本文方案有效地提高了丢星时组合导航系统的滤波定位精度,能够有效校正惯导的姿态误差角,并以较高的精度估计用户的三维速度。     

基于中心差分卡尔曼滤波的SINS初始对准研究

研究了在大失准角条件下,捷联惯导系统初始对准非线性误差模型,分析了扩展卡尔曼滤波算法因对非线性模型线性化而存在的缺点,研究了中心差分卡尔曼滤波算法,提出将中心差分卡尔曼滤波算法应用于捷联惯导系统大失准角初始对准中.仿真结果表明,在水平失准角为小角度、方位失准角为大角度时,中心差分卡尔曼滤波算法同扩展卡尔曼滤波算法相比,提高了初始对准的估计精度和收敛速度.     

车载激光捷联惯导系统初始对准可观测性分析

对里程计辅助的车载激光捷联惯导系统(SINS)的动基座初始对准问题进行了可观测性分析。首先,考虑里程计刻度系数误差、惯性测量单元零偏、SINS安装误差角等系统误差项建立了系统方程。然后,从系统方程出发,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解的问题,利用全局可观测性分析方法对系统状态进行了可观测性分析,并给出了一种系统可观测的充分条件。最后,根据可观测性分析结论设计了初始对准算法及在轨激励方式。通过扩展卡尔曼滤波器对里程计辅助的车载激光SINS初始对准进行了计算机仿真,仿真结果验证了理论分析结果的正确性。     

多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究

针对捷联惯导系统初始对准精度问题,提出了一种采用多普勒计程仪辅助捷联惯导系统进行初始对准的方法。分析了多普勒计程仪测速误差的形式,建立了多普勒计程仪与捷联惯导系统的误差模型,通过输出校正的方法修正多普勒计程仪的速度信息,为惯导系统提供准确的载体速度信息,采用卡尔曼滤波进行捷联惯导系统的精对准。并对舰船匀速直航状态时,多普勒计程仪辅助捷联惯导系统的初始对准进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明:该方案能有效地解决舰船的初始对准问题,收敛速度较快,而且具有较高的精度。     

捷联惯导系统内水平阻尼网络及算法研究

工作在纯惯性状态的捷联惯导系统存在周期性振荡误差,严重制约了系统的导航精度。基于三阶罗经对准网络,结合内水平阻尼网络选取原则,严格按照主导极点配置法要求,提出了一种新的阻尼参数选取方法,在此基础上设计了一种简单且普适性强的双线性变换内水平阻尼离散化算法。动态仿真实验验证了该种参数选取方法的可行性,同时也验证了离散算法的正确性。大量实际静态实验表明:设计的内水平阻尼网络和离散化算法可以有效地阻尼捷联惯导系统的舒勒周期振荡误差,提高系统导航精度。     

基于星敏感器的天文/惯导组合导航仿真研究

本文通过仿真实验,研究了基于星敏感器的天文／惯导组合导航系统的导航性能和特点。首先分析了天文导航的基本原理,并给出了天文／惯导组合导航算法的理论模型。在此基础上,建立了天文导航和捷联惯性导航的仿真模型,实现了天文／惯导组合导航系统仿真。仿真结果表明：基于星敏感器的天文／惯导组合导航能够有效抑制惯导的长时漂移累积误差,有利于实现机载远程长航时的高精度导航。     

一种捷联惯导引入的测角误差抑制方法

舰载相控阵雷达通过捷联惯导设备获取雷达实时的姿态角度信息,但捷联惯导设备存在姿态测量误差,目标在坐标变换至导航坐标系时会引入相应的测角误差。针对此问题提出一种测角误差抑制方法,该方法通过构建联合方位角测角误差和俯仰角测角误差的代价函数,调节捷联惯导设备与相控阵雷达的航向角偏差,获取最优安装位置下的综合测角误差,实现对捷联惯导设备引入测角误差的最大抑制,仿真试验验证了该方法的有效性。     

简化SPKF在捷联惯导系统非线性对准中的应用

基于欧拉平台误差角的概念,建立了大失准角条件下的激光捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,深入研究了Sigma点卡尔曼滤波(SPKF)及其在大失准角对准中的应用.针对对准模型的特性,推导了SPKF简化算法,进行了静基座下基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、简化SPKF的SINS初始对准仿真.仿真结果表明简化型SPKF能有效克服EKF的不足,具有更高的估计精度,且减少了计算量,是SINS非线性对准的一种理想的方法.     

基于GFSINS的ARM抗雷达关机方法研究

抗目标雷达关机是反辐射导弹的技术难题,也是关键问题。本文在目标雷达长时关机情况下,对基于被动雷达/GFSINS的抗目标雷达关机方案进行了研究。介绍了捷联惯导系统,提出了被动雷达/GFSINS组合抗目标雷达关机方案;结合卡尔曼滤波对无陀螺捷联惯导的传递对准进行了研究;完成了方案中的卡尔曼滤波器设计,对抗雷达关机方案进行了仿真验证及结果分析,对其抗关机效果进行了评定。     

压电捷联惯导系统研究

探讨了用压电惯性器件构筑捷联惯导系统的技术途径。叙述了压电捷联惯导系统的结构及特点,分析并指出了惯性器件及系统的主要误差源,为压电陀螺和压电加速度计提出了一种系统级综合校正模型．给出了基于四元数的姿态及导航实时算法,对校正后的系统性能进行了仿真计算。结果表明,压电捷联惯导系统精度可以满足一些领域的导航与制导要求。对原理样机所做初步试验得到的结果优于仿真精度。     

捷联惯导系统中卡尔曼滤波器的降维状态观测器设计

最优控制系统如捷联惯导系统都离不开状态反馈。然而系统的状态变量并不都是易于直接检测到的，这就需要状态观测器。本文基于减轻导航计算机计算负担和降低成本的考虑，提出卡尔曼滤波器的降维观测器的设计，并且讨论了误差模型的噪声补偿和降低估值误差的方法。     

无源北斗/捷联惯导(SINS)紧组合导航技术的应用研究

针对北斗系统有源定位方式保密性差、用户数目有限,不能提供连续的位置、速度、姿态信息的问题,提出利用北斗系统3颗地球静止卫星的载波相位时间差分信息,与车载捷联惯导(SINS)构成紧组合导航系统,通过扩展卡尔曼滤波器估计并修正惯导系统的速度误差;引入载体的侧向和天向速度约束,改善了速度估计精度;结合北斗系统的伪距信息,消除了长航时条件下位置误差的积累;推导了滤波器观测方程,对组合导航滤波器进行了设计;通过车载实验进行了验证,实验结果表明,速度误差和位置误差的积累受到了有效地抑制,精度满足陆地战车导航的要求.     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。