一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法研究

鉴于传统圆锥误差补偿算法中忽略圆锥运动的幅值特性,并且存在泰勒级数高阶项截断误差的问题,基于传统圆锥误差补偿算法公式,通过载体不同的机动性能指标确定圆锥运动幅值特性,并利用最小二乘方法估计一组圆锥补偿算法的加权系数,从而得到一种新的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法,仿真结果表明,文中算法对圆锥误差补偿效果优于传统算法。     

基于对偶四元数的惯性/卫星/天文组合导航系统改进联邦滤波方法

传统惯性/卫星/天文组合导航系统联邦滤波中主滤波器和子滤波器状态量保持一致,而天文姿态信息仅对部分状态具有可观测性。常用的惯性/天文组合模式需将高精度的天文姿态信息进行坐标转换,从而降低组合导航精度。针对上述问题,提出了一种基于对偶四元数的惯性/卫星/ 天文组合导航系统改进联邦滤波方法,通过可观测性分析对子滤波器进行降维,能在保证导航精度的同时提高系统实时性。基于对偶四元数的降维惯性/天文组合方法可直接利用天文姿态信息进行组合,实现了天文高精度信息的有效利用,且避免将不可观测状态进行反馈修正从而提高组合精度。仿真结果表明,提出的改进联邦滤波方法能获得与集中式滤波相当的精度,在卫星信号丢失或故障情况下,相比于传统惯性/天文组合具有更优的性能。     

捷联惯导圆锥误差补偿算法

捷联惯导系统姿态更新算法是捷联惯导算法的核心。姿态计算中的圆锥效应是姿态误差的重要影响因素,等效旋转矢量算法是解决圆锥误差的有效方法。在分析等效旋转矢量算法原理的基础上,总结了各种多子样等效旋转矢量算法,并通过仿真对比分析了各补偿方法的性能。     

捷联惯导系统姿态算法实现及工程应用

对适合工程应用的捷联惯导系统姿态算法进行分析,在随机干扰、陀螺漂移以及分辨率误差条件下进行了仿真,对姿态算法的精度和抗干扰性进行了考核,确定陀螺的指标和系统姿态算法,对系统进行了标定,将龙格库塔算法应用在捷联惯导系统工程样机中,完成了捷联惯导系统工程样机的建立。     

捷联惯导摇摆基座自对准中圆锥误差补偿算法

针对捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座上的自对准误差,提出了减小圆锥误差、提高自对准精度的具体圆锥误差补偿算法。分析比较了四元数四阶龙格-库塔算法、等效转动矢量的二子样、三子样等圆锥误差补偿算法及其理论补偿效果。结合仿真和实验结果得出：自对准误差随算法子样数的增大而降低,子样数增加1,北向对准误差减小近1倍,姿态角的离散度降低;随摇摆幅度的增大和频率的提高,三子样补偿算法的自对准精度接近稳定;综合考虑采样频率、子样数、计算量和对准精度要求,选择三子样圆锥误差补偿算法可以满足SINS摇摆基座下的自对准要求。     

基于四元数的导弹全方位姿态运动误差研究

基于四元数误差分析的方法,研究了导弹姿态扰动情况下全方位运动的误差问题.通过研究扰动对姿态角和四元数转换精度的影响,提出了姿态角和四元数的全方位转换算法.该算法采用象限分析的措施,避免了传统转换算法在姿态干扰的情况下易发生振荡的问题,将姿态角和四元数的转换范围从-90°~90°空间拓展到-180°~180°空间,使基于全角度算法的姿态控制与非全角度算法相比有抗扰动的能力.仿真结果表明了全角度算法的正确性和抗扰动的能力.     

基于四元数坐标变换法的火炮身管姿态伺服控制研究

某履带式自行火炮随动系统采用捷联惯性导航装置来检测火炮身管姿态,实现射角射向的高精度控制.为解决火炮随动系统高低向伺服和方位向伺服存在的控制耦合问题,采用四元数法,将捷联惯导测量值与射角射向主令诸元从地理坐标系下转换到车体坐标系下,分别解出方位向和高低向调转误差,通过位置控制器和电机驱动系统完成火炮身管姿态闭环控制.在车体初始姿态分别为水平和倾斜6°条件下进行仿真和试验.结果表明:采用四元数坐标变换法的火炮身管姿态伺服控制系统具有实现简单、调炮平稳、瞄准精确和超调小等技术特点,满足系统设计要求.     

捷联系统四元数工具误差分离模型研究

惯性器件的误差会使导弹飞行参数计算产生偏差,直接影响导弹的命中精度,通过实验数据分离惯性器件工具误差系数并反馈给数学平台进行误差补偿是提高导弹命中精度的主要手段。在四元数的基础上建立了捷联惯导系统工具误差分离模型,并对该模型进行了工具误差系数分离。仿真实验结果验证了该工具误差模型的正确性,其系数分离结果要优于传统的欧拉角误差模型,该模型的建立为捷联惯导技术的工程实践提供了重要参考。     

捷联式制导系统中四元数的计算

推导了捷联式制导系统中四元数微分方程的数值求解方法,分析了误差的传递。为了使计算得到的四元数为单位四元数,构造了保持范数算法和误差自适应校正算法。     

捷联惯导系统的速度误差补偿算法

介绍了比力积分中存在的速度误差项.通过对比力积分方程中高频部分和低频部分的分析,提出了一种高精度的速度误差补偿算法.最后对各种算法进行了仿真比较.     

捷联惯导系统圆锥误差分析

圆锥运动是刚体运动的一种几何效应，在圆锥运动下产生的圆锥误差是捷联惯导系统的重要误差源。产生圆锥误差的运动学机理表明，该误差在捷联惯导系统中只能通过系统设计和算法补偿等方法使其尽量减小而无法完全消除。本文在分析了圆锥误差的运动学机理的基础上推导了由于安装误差、陀螺量化误差、陀螺频带选取等因素影响下圆锥误差的大小。同时介绍了描述刚体圆锥运动的Goodman Robinson理论，应用该理论推导出了圆锥误差的一种有效修正算法，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，采取提高硬件精度和软件补偿的方法可以有效地降低圆锥误差对系统精度的影响。     

速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究

针对采用惯性制导的弹道导弹,开展速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究.给出速率捷联惯导系统的测量模型和工具误差模型,推导了加速度计和陀螺仪的工具误差补偿公式,并进行了仿真计算.根据仿真结果,分析了各工具误差系数偏差对导弹落点精度的影响,证明了补偿算法的有效性,为捷联惯导系统工具误差补偿和提高弹道导弹制导精度提供理论依据.     

一种新的捷联惯性导航系统姿态四元数方程求解方法

为了解决传统四元数算法计算精度不高的问题,借鉴三子样旋转矢量法的求解过程,提出了一种新的四元数微分方程求解方法——三子样四元数法。三子样四元数法结合四元数微分方程求解旋转四元数的高阶导数,用抛物线拟合载体的角速度并给出角增量形式的计算公式,再根据旋转四元数泰勒展开式建立求解模型。仿真结果表明,当三子样四元数法取到9阶时,整体结果优于三子样旋转矢量法。     

捷联惯导系统传递对准中的时间补偿算法

为了减小或消除时间延迟的影响,提高系统动基座传递对准精度,提出了一种捷联惯导系统传递对准过程中对主、子惯导间信息传输时间延迟的补偿算法。该算法利用子惯导导航解算过程中的相关数据和延迟时间,对传递信息中因时间延迟产生的误差进行补偿修正,并用修正后的主惯导信息进行动基座传递对准。车载试验结果证明,该方法可有效提高系统传递对准精度,减小传递对准时间,补偿算法有效可行。     

基于逆向导航算法的捷联式惯性导航系统改进优化对准方法

快速性和精度是捷联式惯性导航系统动基座初始对准的重要指标。优化对准方法（OAM）在短时间内难以获取足够多的观测信息,导致对准性能降低。针对此问题,提出一种基于逆向导航算法的改进动基座初始粗对准（IMCA）方法。通过逆向导航算法对存储的陀螺仪和加速度计数据进行虚拟延长并加以反复利用,扩展积分区间长度,以构建新的观测矢量、实现对准精度的提升。推导了载体坐标系下的OAM,分析了观测矢量包含的信息量对姿态确定精度的影响。基于车载实测数据,分别利用OAM和IMCA方法进行动基座初始对准试验,结果表明：相比于OAM,IMCA方法可在相同条件下实现更高精度的初始对准;IMCA方法应用在载体坐标系下动基座初始对准中是可行、有效的。     

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。     

捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展

捷联式惯性导航系统工具误差模型及处理技术的研究在近年来取得了很大进展,相继出现了一些新理论、新方法、新技术。首先详细介绍了捷联式惯导系统主要误差源——元件误差的误差模型及标定方法,然后对捷联式惯导系统误差传播模型的研究以及误差补偿方法进行了归纳和总结,最后提出了今后捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术的主要研究方向。     

光纤捷联惯导系统温度效应补偿研究

光纤捷联惯导系统中的惯性器件零偏及标度因数受温度变化影响异常显著,文中提出了一种光纤陀螺和加速度计零偏及标度因数的温度效应补偿模型,该模型中参数取值通过全温范围内的转台试验获得,通过对导航试验结果分析表明,文中补偿模型能够有效地降低捷联惯导系统误差,提高导航精度.     

高精度捷联惯导系统的系统级标定方法

针对现有的标定技术存在较大误差、且误差随着位置偏离的增加而增加的问题,提出一种迭代求解的方法。基于高精度捷联惯导系统的一般输出模型,推导出误差模型,通过简单的位置编排,激发出导航速度误差,反推出误差参数,并不断修正输出模型参数,使导航误差不断减小,达到高精度捷联惯导系统标定目的。分析结果证明：该方法标定精度高、方法简单,无需精确的寻平和寻北,能够满足导航需要,具有较高的工程实用价值。