自主式车载捷联惯导行进间对准方案设计

车载武器系统行进间初始对准的性能对提高武器系统生存能力有着重要意义。对已有的几种车载捷联惯导行进间对准方法进行论述,并对其适用性进行分析。在此基础上,设计了一种自主式车载捷联惯导行进间对准方案。将里程计航位推算得到的位置信息和利用电子地图进行地形匹配得到的位置信息分别作为观测量,经过分散式信息融合方法,使车载捷联惯导系统能够满足复杂车况下行进间对准快速、精确的要求。     

里程计辅助的 SINS 行进间对准方法

为实现车载捷联惯导系统在行驶条件下的初始对准,提高车载武器系统的机动能力,提出一种里程计辅 助的捷联惯导系统行进间自主式对准方法。通过推导载体坐标系下的速度积分方程,利用姿态矩阵的链式法则,将 惯导初始对准转化为初始姿态的最优确定问题,进而采用 QUEST 算法求取初始姿态矩阵,并给出了算法的离散化递 推模型,实现了导航前一刻的行进间自主对准。仿真结果表明：该算法在无需任何先验姿态信息的条件下,能实现 捷联惯导系统的行进间快速高精度对准。     

基于惯性系采用Kalman滤波的车载SINS行进间对准方法

介绍了惯性系中基于重力加速度信息进行粗对准的实现方法。在此基础上通过推导以地心惯性坐标系为导航系的捷联惯性导航系统（SINS）误差方程,建立了与惯性系对准算法相匹配的状态模型,提出了一种采用Kalman滤波实现基于惯性系的SINS行进间精对准方法。计算机仿真实验结果表明,文中所提出的基于惯性系的采用Kalman滤波的车辆行进间精对准方法,可有效地降低干扰噪声的影响,提高初始对准的精度。此外,该方法相对于基于地理坐标系进行滤波的方法,简化了滤波模型,较大的降低了计算量。     

强跟踪滤波在捷联惯导动基座初始对准中的应用

捷联惯导系统动基座初始对准的研究中是假定运载体做恒定运动,而实际中运载体会改变运动状态．一些参数随之发生突变．使用卡尔曼滤波会造成跟踪误差增大。针对该问题,提出并设计了应用强跟踪滤波技术的捷联惯导系统动基座初始对准方案。通过数字仿真,将卡尔曼滤波与强跟踪滤波的性能进行比较,证明该方法具有精度高、抗干扰、跟踪能力强的特点。     

一种新的捷联惯导快速对准方法

为了提高初始对准的速度,将等效加速度计和陀螺误差作为观测量,提出一种快速对准的新方法。在常规方法的基础上,建立了等效加速度计和陀螺误差方程及新的观测方程,并分析了状态可观测度,推导了最优估计及对准精度。最后,进行了仿真,结果表明两者对准精度相当,时间上远远优于常规方法。该方法通过引入陀螺信息,充分利用了外部测量信息,加快了方位失准角的估计速度,有效缩短对准时间,具有重要的应用参考价值。     

一种新的捷联惯导系统对准方法

针对舰载鱼雷捷联惯导系统的初始对准问题,提出了一种新的动基座快速传递对准方案——贯序传递对准方案。该方案采用＂先角速度匹配,后速度＋姿态匹配＂的方法,在基座角运动不明显时,使失准角快速收敛。运用卡尔曼滤波算法,对这一传递对准方法与速度＋姿态传递对准方案进行了仿真比较,研究结果表明,贯序传递对准方案具有更快的估计收敛速度,适用性更强。     

捷联惯导初始对准的UKF改进算法

针对UKF在捷联惯导系统静基座大方位失准角的初始对准中出现的计算量大和滤波数值不稳定的问题,本文提出了改进的UKF滤波。改进的UKF滤波应用了超球面采样和平方根滤波方法,降低了算法的计算量,提高了滤波过程中的数值稳定性。仿真结果表明,改进的UKF滤波在保证初始对准滤波精度的前提下降低了计算量,提高滤波性能,验证了改进的UKF滤波方法的有效性和优越性。     

捷联惯导系统传递对准容错滤波方法研究

研究当基准信息出现短时异常情况下的捷联惯导系统动基座传递对准问题。用于传递对准的基准信息,容易受到测量噪声、电磁干扰、通讯误码等因素的影响,而出现短时异常的情况,这对于滤波器来说是致命的。特别是在滤波快结束时出现的异常情况。由于常规卡尔曼滤波器对异常基准信息不具鲁棒性,滤波将产生较大波动甚至发散,提出利用自适应卡尔曼滤波和抗野值卡尔曼滤波消除异常基准信息对滤波器的影响,并对比分析了两种滤波方法的优缺点,分析表明,抗野值卡尔曼滤波对异常基准信息具有更好的鲁棒性,计算量比自适应卡尔曼滤波要小,而且更加稳定,更适合实际工程应用。最后通过试验验证表明,上述分析和结论是正确和有效的。     

捷联惯导系统空中初始对准方法研究

论述了捷联惯导系统的空中初始对准方法.它通过适当地增加卡尔曼滤波器系统方程中的白噪声,来补偿由模型简化而带来的系统噪声,并通过大幅度的机动来克服外界环境的干扰.仿真表明,它不仅能在较短的对准时间内获得高对准精度,而且对系统噪声和环境噪声有很强的鲁棒性.     

车载旋转调制捷联惯导系统最优对准技术

为进一步提高车载捷联惯导系统的定位定向精度,提高无依托发射的射击精度,对最优对准技术进行研究.将旋转调制技术引入车载捷联惯导系统,并讨论车载旋转调制式捷联惯导系统的最优对准方案,利用增加的旋转机构周期性的旋转,来抑制惯导系统在导航过程中部分常值误差和随机误差,提高系统在初始对准过程中的可观测性和可观测度,从而提高定位精度及方位对准精度.研究结果表明:连续方位旋转对准精度及对准速度均明显优于传统的多位置对准,具有较强的理论意义与实用价值.     

自适应滤波算法在捷联惯导初始对准中的应用研究

针对捷联惯导系统静基座自对准过程中常规卡尔曼滤波器估计精度低且易发散的问题,提出了一种复合自适应卡尔曼滤波算法．该算法采用衰减记忆法利用信息实时估计系统噪声方差阵,并基于模糊推理的自适应因子调节滤波增益阵和系统噪声阵．仿真验证了该自适应算法较常规卡尔曼滤波有更强的稳定性和更高的滤波估计精度．     

发射系下SINS/GPS 组合导航系统的算法研究

基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法.搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型,传感器获取的导航量测信息直接在发射系下进行捷联惯导解算,为飞行器等提供位置、姿态等信息.采用STM32、XSENS惯性器件和GPS接收机构建相应的算法验证平台.实验结果表明:发射系下的SINS/GPS组合导航系统能提供较高的导航精度,从而验证了发射系下的SINS/GPS组合导航系统算法的正确性与合理性.     

机载武器捷联惯导系统传递对准仿真环境研究

为了更加真实准确地研究机载武器的传递对准过程,设计了一个能够分别模拟主子惯导IMU输出,并包括杆臂效应补偿、机翼振动模型和IMU误差模型在内的用于传递对准研究的仿真环境。建立了滚转角辅助倾斜转弯下的姿态角速度模型,提出并建立了包括安装误差角在内的惯性器件误差模型。通过仿真表明,该仿真环境比较真实地反应了实际的飞行轨迹,既可以作为研究传递对准算法的工具,也为更进一步研究传递对准过程提供了平台基础。     

弹载IMU/GPS组合导航系统的动基座对准问题研究

分析了弹载惯性测量装置(IMU)与全球定位系统(GPS)的系统误差源,建立了对应的系统误差模型;利用卡尔曼滤波技术,设计了IMU/GPS组合导航系统的动基座对准算法。计算机仿真结果表明,在初始误差较大、弹体高速旋转的条件下,经过360 s的动基座对准,三个姿态角误差可降至10″以下,同时位置和速度误差得到修正,验证了该算法的有效性。     

速度匹配加机动辅助的滚转弹滚转角空中对准法

针对卫星与惯性速度匹配法对滚转角的空中对准精度不高这一问题,提出一种卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法。在卫星与惯性组合制导方式下,以可观测性分析为基础,机动辅助采取纵向比例导引加重力补偿制导律形式,结合卡尔曼滤波完成滚转角的空中对准,并分析机动辅助策略在不同导航比、重力补偿系数下对滚转角对准效果的影响,以及弹体名义转速拉偏、惯性组件误差拉偏对机动辅助策略的影响。仿真结果表明：在考虑卫星定速及惯性组件误差情况下,该方法能够在全弹道内实现滚转角的精对准,误差在2°以内,收敛时间10 s;可通过调节重力补偿系数改变对准的速度、精度,导航比用来保证制导稳定。卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法相比于卫星与惯性速度匹配法,对准效果更好;在弹体名义转速以及惯性组件误差存在拉偏情况下,对准效果受影响较小,抗干扰性较强。     

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求,更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的方法,推导并建立了舰载武器捷联惯导系统（SINS）的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差,以提高姿态解算时的快速性和精度,选用速度加姿态作为量测量,以提高系统的可观测性,采用奇异值分解（SVD）方法解决了方差阵的病态问题,以确保算法的鲁棒性,仿真结果表明,该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,而且能够有效提高传递对准的精度和快速性,其计算精度和对准时间满足系统设计要求。     

TS/GPS/Galileo多星座组合定位系统Kalman滤波算法研究

给出了北斗改进系统（TS）的Kalman滤波模型,进一步研究了用于TS/GPS/Galileo多星座组合系统的扩展Kalman滤波算法,给出了共用系统Kalman滤波器的结构及工作原理图。对仿真结果的分析表明,该组合系统的Kalman滤波模型是可用的,它提高了北斗系统的定位性能,并且在相同的误差条件下,该算法与最小二乘法相比,其估计结果具有较高的精度和鲁棒性。     

基于蛙跳式坐标变换原理的火炮零部件变形量测量技术

针对火炮零部件变形量进行测量时存在着结构复杂、几何尺寸范围大等特点,基于蛙跳式坐标变换原理、柔性三坐标测量原理、移动式测量基座技术和计算机实时控制与数据处理技术,提出了一种用于火炮零部件变形量测量的方法,并研制了测量系统．还建立了相应的数学模型,通过实际测量对测量系统的精度进行了验证．测量结果表明,测量系统精度能够满足火炮零部件变形量的测量精度要求,该测量方法是切实可行的．