捷联式惯性导航的最新进展

迄今为止,在巡航飞行器的导航中,很少有人为发展捷联式系统做出认真的努力,去与业已成熟的普通框架惯导系统技术去进行竞争。现在,捷联式系统能成为一种可行方案的主要原因有三个:改善了捷联式陀螺的性能;改进了模一数转换技术;最主要的似乎是改进了数字式计算机。的确可以说,现代高速机载微型计算机把我们带入了一个“捷联时代”! 现在,很多制造商研制了捷联式系统。1975年,在三个独立的系统上进行的飞行试验中所积累的数据已经证明了特里戴内(Teledgne)捷联式导航仪的基本性能。现在,我们来谈一下目前所得到的发展与改进以及它们在未来捷联式系统设计中应用的问题。在今天看来,捷联式技术的成熟程度是与微型计算机的使用息息相关的。这就超出了在现用的小型计算机上简单地更换使用更小、更轻、更便宜的组元的范畴。微处理机具有的灵便性可用多种途径来提高捷联式系统的优点——廉价、维修简便、简化多余信息,同时也避免或放宽了对它们的某些限制。本文首先简要地介绍捷联式导航仪的特征和与它们有关的计算要求,接着介绍系统的设计,它是用三个有限能力的微型计算机来完成原来大功率小型计算机所做的工作。其次讨论了在陀螺控制回路中用专用微处理机来代换一般模拟电子设备的技术。文章的最后讨论由微处理机具有的灵便性在多余度捷联式导航系统和相关的数字飞行控制系统的越来越重要领域中应用的问题。     

捷联式惯性导航系统中的动态误差

第一章引言 1.1 背景捷联式惯性测量装置的敏感元件是刚性连接到飞行器上的,这样的系统与装在常平架上的系统相比具有很多潜在的优点。这些优点包括:重量和功耗较小,包装较灵活,装配和维护较容易,以及造价较低和可靠性有所改善。另一方面,捷联系统对敏感元件和计算机有更     

易于实现的捷联式惯性导航系统仿真

利用MATLAB数值计算的强大功能和Simulink建模容易实现的特点．进行了捷联式惯性导航系统的仿真研究。对四元数及姿态矩阵等的解算采用MATLAB编程实现，陀螺仪和加速计的建模用Simulink实现，将MATLAB程序与Simulink模型进行交互．得出仿真结果。该方法降低了单纯应用MATLAB或Simulink进行仿真的复杂度．使仿真既可靠又易于实现。     

基于双轴承嵌套结构的弹载半捷联平台优化设计

在保证平台转动惯量和质量偏心不变的情况下,为进一步减小平台摆动角速率以提高解算精度,提出一种可减小轴承摩擦力矩的双轴承嵌套结构。该结构通过内外轴承嵌套实现对弹体滚转角速率的二次隔离,结合半捷联平台工作原理以及SKF轴承摩擦力矩算法,得到双轴承嵌套结构和单轴承结构的摩擦力矩理论数据,对比发现双轴承嵌套结构产生的摩擦力矩为单轴承产生摩擦力矩的35.7%. 为了对理论分析验证,进行了地面半物理仿真试验。结果表明,基于双轴承嵌套结构半捷联平台的摆动角速率和滚转角误差均减小为基于单轴承结构连接平台的50%,说明双轴承嵌套结构更有利于实现高精度解算。     

战术弹利用捷联组合进行方位对准的探讨

战术弹 (部件 )在无准备阵地 ,利用组合 (测角 )功能 ,可以完成射前方位对准 ,是本文想阐明的主要观点。角敏感元件漂移系数具有短期稳定性 ,通过转弹前后两位置对组合的测试 ,垂直敏感轴计测转弹过程中两位置之间的转角 ,两水平敏感轴敏感计测地速分量在前后两位置的变化 ,由此计算出部件当前所在方位 ,从而实现战术弹射前的方位对准     

弹道导弹捷联惯性导航系统误差传播模型

弹道导弹捷联惯性导航系统(SINS)的误差是由陀螺仪和加速度计交叉影响产生的,与平台误差传播过程有本质区别,本文针对弹道导弹捷联惯性系统的实用模型开展了研究,得到了离散形式的误差传播,通过该模型建立的离散卡尔曼滤波仿真表明,模型准确地反映了捷联惯性导航系统的误差,为组合制导和提高射击精度研究提供了有利条件。     

捷联惯性导航系统姿态算法综述

对欧拉角法、方向余弦法、三角函数法、Rodrigues参数法、四元数法和等效旋转矢量法等六种描述捷联惯性导航系统姿态的方法进行叙述和分析。主要探讨了基于四元数法和等效旋转矢量法的各类姿态更新算法．为进一步研究各类算法提供了一定的参考。     

用于地理系统的捷联式导航算法

本文介绍了用于地理系统的捷联式导航算法。文中列出了算法的机理编排方程式的推导演算。从三台速率陀螺与三个加速度计提供的输入数据中取得位置信息及导航方面的信息。同是提供的还有方向方面的余弦矩阵以及与初始设置值流程结合在一起的四元数适时修正规程。     

俄罗斯研制导弹捷联惯性导航系统

俄罗斯发布了两种导弹捷联惯性导航系统：BINS和LBINS。它们将被用于面空导弹，也可与卫星导航系统集成。     

捷联式微惯性导航系统的标定方法

设计了微惯性导航单元（MINU）结构。采用翻滚法和转台法，建立数学模型，分别标定加速度计和陀螺的零位偏差、标度因子及安装角误差。提出一种基于虚拟噪声的现场最优标定方法，运用卡尔曼滤波技术估计并补偿加速度计和陀螺零偏。实验室静态实验和车载实验结果均证明了上述方法的正确性和可行性，并且快速、易于实现，能有效提高导航精度，适用于短时间、低中精度导航系统。     

基于DSP/CPLD的捷联式惯性导航系统软硬件设计方案研究

为提高捷联式惯性导航系统(SINS)算法的精度和实时性,文中提出了一种以DSP+CPLD作为数字硬件平台,实现捷联式惯性导航系统高速实时数据处理的硬件、软件设计方案.软硬件测试结果表明,此设计方案能够满足导航实时数据处理系统所要求达到的高精度、实时性、稳定性.     

旋转弹用半捷联惯性测量系统数据传输技术

针对高速旋转弹药姿态高精度测量问题,提出了一种基于半捷联结构的惯性测量方案,讨论了半捷联减旋平台上弹丸发射前初始参数装订及飞行过程中存在相对旋转情况下导航信息的传递方法,设计并重点介绍了多级蓝牙无线数据传输方案。在此基础上,进行了地面转台模拟试验,完成了多级蓝牙间数据通信测试。结果表明,采用蓝牙方案进行数据传输方便可靠,利于半捷联平台的小型化设计;载体姿态角解算误差小于0.4°,满足高速旋转弹药精度测试要求。     

DSP在捷联惯性导航技术中的应用

对于捷联性导航系统，由于没有稳定平台，需要进行大量的数学运算来实现数学平台，所以导航对计算装置的性能要求就很高，由于DSP芯片特别适合于需要大量实时计算的应用，本文介绍了一种用DSP芯片设计的捷联惯性导航系统，整个系统具有体积小，结构简单，可靠性高等特点。     

DSP在捷联惯性导航技术中的应用

对于捷联惯性导航系统,由于没有稳定平台,需要进行大量的数学运算来实现数学平台,所以导航对计算装置的性能要求就很高.由于DSP芯片特别适合于需要大量实时计算的应用,本文介绍了一种用DSP芯片设计的捷联惯性导航系统.整个系统具有体积小、结构简单、可靠性高等特点.     

弹载捷联天线稳定平台控制与仿真研究

研究了弹载捷联末制导系统中天线稳定控制平台的基本原理和方法,并分别针对导引头天线的纯稳定和目标跟踪两种不同工作模式,提出了相应的数学稳定控制算法,研究了捷联稳定方案下目标视线角和目标视线角速度信息的提取方法,提出了一种纯数学解算的制导信息估算方法。与基于非线性滤波的机动目标跟踪算法相比,本文提出的方法不需要弹目相对距离和速度信息,计算量小、实时性强,但估算精度受传感器噪声影响较大,最后通过一系列数学仿真初步验证了上述方法的有效性。     

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。     

被动式半捷联平台的动力学模型及其稳定性分析

在某些高速滚转的制导炮弹中,捷联式惯性测量系统无法同时满足测试精度与量程的要求。被动式半捷联平台可以通过隔离弹体滚转运动有效解决这一问题。通过对弹体及被动式半捷联平台进行力学分析建立了半捷联平台内筒的动力学模型,通过4阶龙格-库塔法对动力学模型进行了数值求解,得出不同弹体俯仰角下平台内筒的滚动角度和角速率值。在三轴高速转台上进行了地面半实物仿真实验,转台实验结果与数值计算结果相符。计算及实验结果表明弹体飞行俯仰角越小,平台内筒的滚动角度和角速率就越小,被动式半捷联平台就越稳定。本研究适用于常规弹药的制导化改造,具有一定的工程应用价值。     

基于FMECA的捷联惯性导航系统维修性信息分析

为了获得捷联惯性导航系统的维修性信息,利用FMECA分析方法,对捷联惯性导航系统进行了维修性信息分析,得到了捷联惯性导航系统各部件的故障模式,及其影响、危害性和基本维修措施,为维修设计中的确定维修项目和要求、制定故障查找程序以及确定保障资源要求提供输入信息。该方法避免了传统维修性分析方法的盲目性和主观性,其分析结果更加全面和客观。     

战术需要易碎弹

世界各国军队和警察力量正在注视着专业武器社团长期意识到的弹道教训——9×19mm枪弹对所有软体甲无效。即使高速冲锋枪弹在这方面也是有限的。 据说,西方生产的唯一一种 9×19mm枪弹是穿甲弹(AP):波福斯(Bofors)9mm高性能弹(HP)穿透6m处     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。