改进的单轴旋转SINS初始对准方法

针对单轴旋转捷联惯导系统中,传统静基座对准的极限精度受器件误差制约的问题,在对静基座初始对准进行误差分析的基础上,提出了一种利用单轴转台实现的初始对准误差修正技术。利用单轴旋转捷联惯导系统本身具有的转动控制机构,通过转位操作,根据对准稳态误差在不同位置的投影关系计算出误差大小,并对系统加以补偿,从而提高系统对准精度。通过仿真试验可以看出:与两位置对准方法相比,该初始对准误差修正技术能够提高精度,并减少对准时间,同时,可以使水平失准角和方位失准角的对准误差显著下降。     

极区内基于雷达辅助的SINS空中对准算法

针对高纬度地区捷联惯导常规对准算法因纬度升高和经线收敛而失效的问题,提出了一种基于格网导航力学编排的极区雷达辅助空中对准算法。以格林尼治子午线为航向参考,定义了格网导航参考系并给出了其导航力学编排及误差方程,解决了极区内惯导定位定向的问题。将雷达量测信息转换到地球地心固联参考系内,解决了雷达量测与惯导量测不匹配的问题。最后,设计了格网系下雷达辅助捷联惯导的空中对准算法。仿真结果表明:对导航级捷联惯导系统(1 nm/h),水平对准精度可达1',转弯机动下方位对准精度达到5',为惯导在极区内的空中对准提供了工程参考。     

捷联惯导系统静基座的高精度初始对准方法

针对捷联惯导系统静基座初始对准存在精度低的问题,通过加速度计和陀螺仪获得重力矢量和地球角速度矢量,采用解析方法快速地估算出一个满足要求的初始姿态矩阵。借助卡尔曼滤波模型对系统的误差进行分析,并建立系统的状态方程和量测方程,将系统失准角从干扰误差中估算出来,为导航计算提供精确的初始条件。仿真实验结果表明,将卡尔曼滤波技术引入到捷联惯导系统静基座的高精度初始对准过程中,使对准精度和收敛速度均得到了显著改善。     

高精度GNSS辅助下MEMS惯导的初始对准方法

针对MEMS惯导的初始对准问题,传统利用卫星导航辅助进行初始对准的方法误差较大,提出了一种基于速度矢量信息辅助求取航向角的初始对准改进方法。首先建立载体系到水平方位系的坐标变换模型,解算出姿态矩阵的三个欧拉角,完成水平对准;同时利用卫星导航系统的速度矢量信息、惯导输出数据积分获得的速度信息建立求取航向角的模型,完成姿态对准。通过车载实验结果表明,利用该改进方法减小了传统方法中由于卫星导航系统更新频率低造成的误差,获得的初始姿态对准精度为0. 37°(1σ)。     

静基座转动修正战车加速度计零偏方法研究

为提高战车捷联惯导系统的初始对准精度,研究了二位置转动修正加速度计零偏的方法。通过对捷联惯导系统静基座的误差方程作Lyapunov变换,得到转动过程中加速度计零偏误差的传播方程,利用等效转动矢量的方法推导出方程的解析解,分析解的稳定性得出二位置对准的最优转动角度。     

LS—SVM在捷联惯导系统初始对准的应用

捷联惯导系统（SINS）中卡尔曼滤波的运算时间与系统阶次的三次方成正比,滤波失去实时性,达不到捷联惯导系统的快速性要求。通过研究捷联惯导系统、最小二乘支持向量机和卡尔曼滤波,提出既能保证准确性又能提高实时性的支持向量机初始对准算法。用Matlab软件仿真的结果表明,提出的捷联惯导初始对准算法是有效的。     

捷联惯性组合在舰标定技术研究

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。     

MPF-CKF在SINS大方位失准角初始对准中的应用

针对捷联惯导系统在大方位失准角情况下的初始对准问题, 提出了一种基于MPF-CKF的非线性滤波方法.MPF-CKF将部分惯性器件误差作为模型误差, 降低了系统的维数, 不仅提高了初始对准的精度, 而且克服了将模型误差假设为高斯白噪声的局限性.通过滤波仿真比较, 进一步表明了MPF-CKF能提高SINS在大方位失准角初始对准中的估计精度和收敛速度.     

舰船姿态辅助DGPS的传递对准精度评估方法

针对舰载武器传递对准的精度评估方法对载体线运动特性要求高的问题,结合舰船的机动能力,提出了一种舰船姿态辅助差分GPS(DGPS)的传递对准精度评估方法.该方法以舰船主惯导提供的姿态信息来辅助DGPS提供的速度、位置信息进行评估.以准惯性坐标系为子惯导导航坐标系,推导评估系统状态方程,并建立精度评估的滤波方程;以舰载主惯导和GPS输出为观测量,建立基于"姿态+速度+位置"观测量的精度评估观测方程;设计卡尔曼固定区间平滑算法分别对引入舰船水平姿态信息及引入"水平+方位"姿态信息2种方法进行仿真,并与传统的精度评估方法进行了对比分析.仿真结果表明,该方法借助舰船的摇摆运动即可完成传递对准的精度评估,降低了精度评估对舰船机动强度的要求,是一种有效实用的精度评估方法.     

外杆臂效应对于船用捷联惯导罗经对准影响分析

捷联惯导系统在动基座罗经对准中需要计程仪提供速度,然而计程仪(位于船底部)和捷联惯导系统(位于罗经室)之间存在的外杆臂效应使得计程仪提供的速度存在误差.为分析外杆臂效应对动基座罗经对准性能的影响,推导了船舶纵摇、横摇、转弯情况下,外杆臂效应导致的速度误差表达式,同时,建立了速度误差与罗经对准误差角之间的关系,进一步推得外杆臂效应速度误差对于罗经对准的影响.理论分析与仿真表明:外杆臂效应会引起罗经对准水平和方位对准误差,该误差与摇摆和转弯的幅度,外杆臂的长度构成递增关系.     

单轴稳定惯导系统速度匹配传递对准的研究

以单轴稳定系统为子系统,采用与主惯导系统的速度匹配方式设计卡尔曼滤波器,完成了单轴系统的飞行传递对准。仿真结果表明：设计的滤波器可以有效的提高单轴稳定系统的对准精度。     

惯性/天文/卫星组合导航误差在线标定方法

为提高惯性/天文/卫星(INS/CNS/GNSS)组合导航系统长期工作时的精度,推导了基于四元数误差描述的组合导航系统误差状态方程和量测方程,利用分段定常系统(PWCS)定理,分析了不同输入条件下系统状态变量的可观测性和可观测度.结合可观测性和可观测度分析结果,提出了利用星敏感器及卫星导航系统提供的姿态、位置矢量在线标定陀螺仪、加速度计和星敏感器误差参数的方法.可观测性分析和仿真试验结果表明,该方法可以精确在线估计出陀螺仪、加速度计、星敏感器的标度因数、零偏和安装误差,提高惯性/天文/卫星组合导航系统长期在轨工作的精度.     

惯性导航系统水平阻尼网络的适应式混合智能控制

目前,船用惯性导航系统(INS)主要工作在外水平阻尼状态和无阻尼状态,当海况变化较大时,系统就会在阻尼状态和无阻尼状态之间频繁转换,使系统一直处于调整状态,影响了系统的动态精度.为了改善这种状况,提出一种新的设计思想,采用适应式混合智能控制,根据实际海况变化情况,实时校正阻尼系数,使由舰船的机动性造成的系统误差最小.理论分析和仿真结果表明,该方案能有效地改善INS的动态性能.     

应用四元数方法对单轴稳定惯导系统的误差分析

应用捷联惯导系统分析中简便有效的四元数方法,建立了单轴稳定惯导系统的误差模型,给出了模型中各项的物理意义,仿真验证了该模型的正确性,同时给出了正在研制的单轴系统导航精度的仿真结果     

基于联邦滤波的INS／GPS组合导航系统数据融合研究

针对INS导航定位的精度低、GPS导航定位的非自主性,采用INS／GPS组合导航的方式,重点阐述了系统模型的建立,在Matlab／Simulink平台下对系统进行仿真实验时,采用了基于无重置的联邦卡尔曼滤波器的组合方案,实验表明了组合系统比任何单一的导航系统的定位精度都要高,是一种可行的导航方法．     

神经网络辅助的组合导航系统信息融合方案

传统的Kalman滤波器自适应能力弱，而单纯的神经网络滤波器估计精度较差，且网络训练经验性太强。面向组合导航领域，提出BP神经网络辅助自适应联邦Kalman滤波器方案，设计并实现了SINS／GPS／TAN／SAR智能化容错组合导航系统。结合自适应滤波和神经网络两种方法共同提高系统的自适应能力，并提出新的神经网络输入量，改善了算法的实时性。系统的估计精度得到显著提高，仿真结果证明了该方案的可行性和有效性。     

基于PCR-DSmT的序列帧融合景像匹配算法

针对INS/SMNS组合导航系统中,单帧景像匹配难以判断匹配结果是否正确并给出准确的匹配置信度的情况,提出一种基于PCR-DSmT的序列帧融合景像匹配算法。算法分为单帧粗匹配和序列帧融合精匹配两步:首先提取图像的相位一致性特征并采用快速归一化互相关算法初步匹配;然后建立序列帧时空约束关系,利用相关阵中极大峰构建辨识框架,采用层次分析法自适应计算置信指派并利用适配因子进行折扣运算,最后采用证据推理组合规则融合并根据判决准则输出匹配位置及置信度或对错误匹配结果报警。针对Dempster组合规则在高冲突序列帧融合时出现错误以及DSmT组合规则在多证据融合时正确位置置信指派难以增大并收敛的问题,提出一种PCR-DSmT组合规则。采用真实航拍图像和对应的Google earth卫星基准图像的仿真实验验证了匹配算法的有效性。     

运动测量误差对带状SAR成像影响的定量分析

定量分析运动测量误差对成像的影响是实际机载SAR系统设计中的重要问题。本导出了沿方位向及瞄准线同时存在恒定位置误差和恒定速度误差,以及同时存在恒定位置误差、恒定速度误差及恒定加速度两种情况下,SAR回波信号压缩波形主瓣偏移、二次相位误差、三次相位误差及四次相位误差的解析式。对4个点目标得到的方位像仿真结果和利用中解析式计算结果一致,证明了推导的正确性。     

新的捷联惯性导航划桨误差补偿算法

针对实际捷联惯性导航系统解算中的圆锥误差和划桨误差,结合已解算出的当前时刻之前两个周期的姿态信息对旋转矢量进行修正的算法,利用算法的对偶性原理,将该算法应用于划桨误差补偿算法中。在划桨运动下对该算法进行了仿真,仿真结果表明,该划桨误差补偿算法具有与解析解相当的精度。     

DEM和GIS在机载雷达波束内信号模拟中的应用

机载雷达高度表在测高过程中，测高数据有时会出现异常，这需要结合三维地表信息分析这些异常点发生的外部环境因素，通过组建实验区空间地理信息系统（GIS），将实验区地形信息，即数字高程模型（DEM）用于雷达波束的信号分析，在全球定位系统（GPS）和惯导系统（INS）支持下，通过对波束内三维地形信息的组织，针对波束的地形因子影响，建立对雷达高度表回波的模拟波形，分析的结果参数助于测高误差分析。