基于H∞滤波的车载捷联惯导初始对准研究

为了提高车载捷联惯导的对准精度和收敛速度,文中从信号源开始考虑,运用小波域阈值滤波方法对信号进行滤波,然后使用H..滤波来进行初始对准.最后,经过实际结果分析表明,采用小波域阈值滤波和H∞滤波滤波方法有效提高了收敛速度和对准精度,能够满足常规环境下车载导航的要求,有较大的工程实用价值.     

电子罗盘在捷联惯导初始对准中的应用

由于低成本捷联惯导系统难以完成航向自对准,故引入电子罗盘来解决此问题。本文介绍电子罗盘TCM2的航向测量原理,并提出基于椭圆假设的非线性两步估计算法来补偿电子罗盘误差;讲述电子罗盘在捷联惯导初始对准过程中的应用;分别进行了电子罗盘误差补偿和捷联惯导初始对准实验。实验结果显示,补偿后的航向角误差能控制在1°以内;且将补偿后的电子罗盘用于捷联惯导初始对准能缩短对准时间,提高对准精度。     

高精度捷联惯导姿态更新优化算法研究

介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法。在传统的旋转矢量算法的基础上,提出一种新的航姿算法,并分析了此算法在典型圆锥运动输入下的误差。新航姿算法是利用增加一个角速度拟合参数来估算算法误差,进而优化姿态更新的方法。与传统的旋转矢量算法比较,算法无需计算误差四元素,新算法更为简单明了,为改进旋转矢量算法提供了一种新的思路。     

船用捷联惯导系统姿态解算的研究

以船舶为对象,研究了摇摆运动的捷联惯导姿态解算问题,分析了不可交换性误差产生的原因,提出了消除该误差的等效旋转矢量方法,仿真结果表明,等效旋转矢量方法提高了导航精度。     

交互式捷联惯导仿真系统的设计与实现

捷联式惯导系统在军事领域应用广泛,为便于对捷联惯导算法及各种组合导航算法进行研究,设计了一套捷联惯导仿真系统。系统基于模块化思想设计,包括运动状态建模、轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块和惯导解算模块4部分,具有良好的可移植性和拓展性;系统采用图形交互界面,实时操控载体的运动状态,能便捷、高效的生成各种运动轨迹;利用等效旋转矢量算法对仿真数据进行了解算分析,仿真实验结果表明：解算的姿态、速度和位置误差与理论值相符,验证了仿真模型的合理性以及仿真系统的可用性。     

捷联惯导姿态更新多子样旋转矢量算法

姿态更新算法的精度直接影响捷联惯导系统的精度.为有效提高捷联惯导姿态更新算法的精度,在圆锥运动条件下,建立了多子样数的陀螺角增量姿态求解模型,通过对补偿效果相同的圆锥误差项进行合并,得到了优化多子样旋转矢量算法的通用形式.算法精度仿真结果表明,算法精度随子样数的增加而提高.     

冗余捷联惯导软故障检测方法研究

针对冗余捷联惯导系统在软故障检测上仍然存在实时性低、检测性能易受环境影响的问题,提出了一种APV/FASPRT算法。首先根据硬件冗余配置构造奇偶空间,对奇偶残差执行SPRT算法,引入了渐消因子与周期重置提高对当前残差信息的跟踪速度;其次通过APV算法检测故障结束时刻以重置渐消SPRT并提供敏感轴信息;最后针对工程常用的四、六陀螺冗余配置提出了一种基于可容性故障的检测阈值确定方法以增强故障检测的稳定性。仿真结果表明,该算法在软故障检测上分别比GLT、SPRT、APV方法平均检测延迟减少了50.59%、70.21%、2.32%、平均虚警率降低了69.31%、99.33%、64.77%,在增强了软故障检测的实时性的同时减少了无故障时刻的虚警率。     

基于有序转动的捷联姿态算法

为了研究采用陀螺的原始角增量进行三次单轴旋转的这种姿态更新方式的性能,首先分析了单轴旋转的坐标变换公式,然后根据不同的转动顺序给出了对应的姿态更新算法,同传统的姿态算法相比,该算法结构简单、计算量小,最后通过车载捷联惯导系统进行了算法的性能验证跑车试验,将惯导的输出数据采用二子样旋转矢量法以及本文构造的不同转动顺序的姿态更新方法进行离线处理,将不同姿态算法得到的位置数据与车载GPS输出的位置数据相比较,试验结果表明采用这种陀螺原始数据构建的基于有序转动的姿态算法在不同的转动顺序下,性能表现各异.在选取恰当的转动顺序的条件下,相对于二子样旋转矢量法而言,系统的位置精度可以提高1倍左右.     

用于旋转调制捷联惯导系统的旋转控制方法

针对旋转调制式捷联惯导系统的电机连续正反转的控制问题,为了满足平稳旋转和反转瞬间对电机转角位置的高精度要求,提出PID控制与开环控制相结合的电机连续正反转的控制方法,并验证了该方法在保证精度的前提下相比于其它的控制算法更为简单易行。分析了旋转控制的角度误差对导航的影响,介绍了系统结构、算法流程和系统调试方法。仿真和实际结果表明:该方法不仅使电机反转瞬间的角度误差降至30角秒以下,还保证了控制方式转换时的平稳过渡,实现了电机的平稳反转。     

变维数滤波器在捷联惯导系统级标定中的应用

系统级标定技术具有不依赖转台精度、对减振器形变不敏感等优点,现已广泛应用于中、高精度捷联惯导系统的自标定当中。系统级标定一般以导航模式下的速度误差或速度误差的微分作为量测量,结合卡尔曼滤波技术能够实现系统误差参数计算的自动化。基于速度量测的系统级标定算法,其陀螺仪零位的估计精度受限于标定过程中加速度计零位的稳定性。提出一种角速度量测的变维数卡尔曼滤波器实现方法,仅通过改变滤波参数的设置就能够实现对陀螺仪零位的准确估计,无需额外的陀螺仪零位测试试验。最后,多组重复标定试验标定,改进的标定方案其陀螺零位的估计精度要高于传统方法。跑车试验也证明了算法的有效性。     

一种基于对齐度的多约束车辆特征匹配方法

针对基于双目立体视觉的汽车辅助驾驶系统,研究了一种基于对齐度的多约束快速匹配算法。对齐度准则利用图像对间的交互方差作为相似测度,不需要两幅图像的灰度线性相关性并且不受图像灰度差异的影响,比相关度准则有更强的适用性。确定左右两幅图像中的路面区和目标车辆后,采用Harris算子提取出目标车辆的特征点。匹配前利用角点的特征值约束去除不易匹配角点,然后采用对齐度准则进行匹配,最后根据视差梯度约束去除误匹配。实验结果表明了该方法的可靠性,能够获得较满意的检测结果。     

基于姿态参数切换的四元数快速传递对准算法

针对快速传递对准过程中的大失准角情况,在建立非线性四元数误差模型的基础上,对利用姿态参数转换的四元数无迹卡尔曼滤波(QUKF)进行研究。通过四元数和修正罗德里格斯参数间的相互转换关系对四元数加权求和公式进行推导,使计算更为直观。针对扰动sigma点中四元数部分的规范性问题,通过先计算sigma点得到其向量部分,再利用单位化约束得到标量部分的方法进行解决,并在此基础上对含有姿态四元数的误差方差阵进行推导并给出相应公式。仿真结果表明,该算法对大失准角的估计准确度和快速性可以满足传递对准的要求。     

空间激光通信的视轴初始指向系统研究

捕获、对准、跟踪系统是空间激光通信系统的关键技术,是通信链路建立的前提。而视轴初始指向作为捕获系统中的第一步,是能否成功捕获、捕获概率大小以及捕获时间长短的决定性因素。为了快速建立空间激光通信链路,通过分析初始指向技术的组成与工作原理,建立了初始指向系统模型。提出了初始指向系统的视轴标校方法,且根据误差分析方法得到了系统指向精度。实验结果表明,该指向系统可以快速地建立空间激光通信链路,且指向精度高,验证了该指向系统的正确性与可行性。     

基于逆向算法的捷联罗经快速对准技术研究

为提高捷联惯导初始对准速度、减少对准时间,提出了一种基于逆向算法的静基座条件下快速对准方法.在分析了逆向捷联罗经对准算法的基础上,结合传统的顺序对准算法和逆向对准算法实现对惯性传感器的数据处理,提高了采样数据的利用率.与传统对准算法相比较,该方法所需的采样数据更少,收敛速度更快.在此基础上,分别对水平对准过程和罗经方位...     

逆向求解整周模糊度的姿态测量方法

导航卫星载体姿态测量是航空、航天、航海和陆地导航中的关键问题。该文提出了一种逆向求解整周模糊度的载体姿态测量方法。基于相位双差观测方程构造适应度函数,采用进化算法搜索得到基线的初始姿态角,并由此求解出双差整周模糊度N,此后基于N实时计算基线姿态。该方法避开了直接搜索整周模糊度,可实现性好,同时又可以保证姿态解算的效率和稳定性。实验结果表明该方法不仅具有很高的测姿精度,而且在动态条件下具有良好的稳定性和动态性能。     

SRD5-CKF 算法在制导炮弹空中对准中的应用

针对制导炮弹进行空中对准时处于高过载、高动态的运动状态以及存在不规则气流扰动等不确定外界干扰的恶劣环 境,提出一种基于序列二次规划法的自适应降维五阶容积卡尔曼滤波算法(SRD5-CKF),使用投影统计(PS)原理对滑动窗口内 的新息向量进行检测,如果新息向量出现异常值,则对其进行重新赋权,实时调整量测噪声协方差阵;同时使用求解速度快并且 收敛性好的序列二次规划法求解自适应因子矩阵,实现在复杂干扰下对量测噪声协方差阵的最优化估计。 仿真试验表明,在受 到短时强干扰以及瞬间冲击等复杂干扰下,SRD5-CKF 具有更快的收敛速度和更高的收敛精度,天向失准角对准精度达到 0. 25°,东向、北向失准角对准精度达到 0. 1°,能够满足制导炮弹空中快速对准的要求。     

基于计算机视觉的汽车四轮定位技术研究

基于计算机视觉技术的四轮定位仪可实现汽车车轮定位参数的简单、快速、精确检测,具有良好的应用前景.该产品目前主要依赖进口,对其原理国外厂商严格保密,国内文献尚未见详细述及.本文对基于计算机视觉的车轮定位参数测量原理进行了探讨,分别对国外基于透视学的方式和本文基于空间向量的方式进行了详细分析,给出了基于空间向量方式的数学模型,并进行了现场实车检测实验,结果表明了本文所提出的模型是正确有效的.为国内汽车电子检测行业的发展提供了新技术.