捷联惯导系统罗经对准仿真研究

分析了传统的平台式惯导的理论基础、给出了控制框图,在此基础上,将平台罗经对准的思想应用到捷联惯导系统的罗经对准,研究了捷联式惯导系统罗经自对准技术,给出了根据捷联罗经对准的指标求罗经控制参数的公式和罗经对准的理论对准误差,建立捷联罗经对准的连续控制系统模型,并将该连续控制系统的模型离散化,得到捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型,由于实际应用中,罗经对准只能通过程序的形式串行实现,将捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型转化为等效的程序实现.通过对连续控制系统、离散系统和等价的串行程序3种实现方式进行仿真,仿真结果表明了捷联惯导罗经对准的有效性,罗经对准实际误差和理论误差的一致性,以及3种对准方式的等价性.     

GNSS辅助MIMU初始对准技术研究进展

惯导系统以其独特的优势在军民领域得到广泛应用。而现代庞大的、多样化的复杂应用场景迫切需要惯导系统向微型化、低功耗、低成本方向发展，基于微惯性测量单元（MIMU）的应用便成为了关注的热点话题。初始对准是捷联惯导系统关键技术之一，文章对全球卫星导航系统（GNSS）辅助MIMU初始对准相关技术进行分析与讨论，概述国内外GNSS、微机电系统（MEMS）随机误差分析和GNSS辅助MIMU对准的研究进展，并且对组合对准技术的发展趋势进行了讨论。在进一步的研究中，通过充分分析MEMS惯性器件随机误差补偿、设计改进对准方法，为对准技术寻求更加有效的改进方法，有望提高初始对准的速度、精度和适用性。     

弹载SINS摇摆基座对准仿真研究

为了分析导弹在风干扰下的摇摆运动,解决弹载捷联式惯性导航系统(SINS)摇摆运动下的对准技术,结合实际工程应用,提出了一种弹载SINS摇摆基座对准仿真方法.利用机械系统力学自动分析软件(ADAMS)建立了导弹的物理模型,给出了在风干扰下导弹的速度变化曲线和姿态变化曲线,并以此作为验证对准算法的数据来源.对准方案分为解析粗对准和滤波精对准两个过程,粗对准利用惯性器件的输出在最短的时间内为精对准提供姿态角的初始值,精对准利用滤波技术对粗对准结束后SINS的姿态误差角进行精确估计并补偿.最后的仿真结果验证了方案的可行性,在1分钟内俯仰角和滚转角的估计精度能够满足某导弹的性能要求.     

捷联惯导系统中卡尔曼滤波的应用研究

为提高捷联惯导系统初始对准精度,提出将卡尔曼滤波技术应用于系统初始精对准,用以估计系统的失准角和惯性误差。对卡尔曼滤波技术在捷联惯导系统中的应用进行分析,建立捷联惯导系统初始对准误差模型和卡尔曼滤波量测方程。分析不同条件下不同滤波方法的滤波原理和滤波精度。在此基础上,提出一种将预测扩展卡尔曼滤波应用于逆向导航技术的思路,并进行了理论分析和捷联惯导系统自对准流程设计,为后续进一步深入开展惯导系统初始对准奠定基础。     

惯导系统高精度动态对准技术研究

惯性导航初始对准技术是惯性导航的关键技术之一,而动态对准技术可以增强惯导系统的环境适应性.就GPS位置信息辅助下的惯性导航系统高精度动态对准技术进行研究.首先构建了15状态的Kalman滤波器,分析验证了Kalman滤波参数对于对准精度和对准速度的影响,在一定范围内,适当调整滤波参数,可以较好地改善滤波性能;然后在对准过程中使用了两位置转动观测增强的方法,提高了系统可观性,正确地估计比传感器件的零偏误差,并在纯惯导中加以补偿;最后通过跑车实验进行行车动态对准,达到了对准后24h纯惯导定位误差优于1 nmil的精度.     

H 􀀂 滤波在两位置对准技术中的应用

对于弹载捷联惯性系统来说,快速、精确的初始对准技术是其重要的关键技术.通过分析弹载捷联惯性系统对准过程中外界干扰的随机性特点,设计一种基于 H∞滤波的两位置对准方法.采用最优两位置对准技术,改善系统的可观测性,利用 H∞鲁棒滤波技术,改善系统的鲁棒性.此外,根据实际使用环境条件,假设了三种典型干扰模型,计算机仿真结果表明,这个研究方案不仅满足了导弹快速高精度对准的要求,而且提高了系统的鲁棒性.     

雷达DBF处理器的研制与系统测试

随着科学技术的发展,在现代雷达系统中DBF技术的应用越来越广泛。所谓DBF技术,即数字波束形成技术,是利用数字信号处理形成独立的多个波束,各个波束的主瓣与期望方向对准,而零陷则与干扰源方向对准。本文主要对基于多片DSPs的DBF处理器的研制与系统测试进行简单的分析。     

卡尔曼滤波技术在捷联惯性导航系统对准中的应用

本文首先阐述了卡尔曼滤波技术的简单理论,然后建立了捷联惯性导航系统初始对准的卡尔曼滤波模型,并对静基座下的卡尔曼滤波初始对准精度进行分析,最后进行了卡尔曼滤波仿真。仿真结果表明,此方法算法简单,能有效缩短初始对准时间,对准稳态精度较高,是一种可靠的初始对准方案。     

印制电路板图像对准算法研究

使用模板匹配法检测印刷电路板(PCB)质量,对标准图和待检测图之间的图像对准具有很高要求.在定位标志为圆的情况下,应用Hough变换虽然行之有效,但存在占用内存多,计算量大等问题.图像对准分为模糊对准和精确对准两个步骤,利用设置定位圆的先验知识实现模糊对准,并由模糊对准给出定位圆的相关参数,将这些参数运用于精确对准,能使图像的边缘提取和Hough变换变得简单、易行,减少了内存占用,提高了算法的处理速度.     

惯导平台在动基座上初始对准的一种改进方法

惯导平台在动基上进行初始对准,由于基座存在加速度,就不能采用像在静基座上那样的自主式的对准方法。否则将会产生较大的对准误差。目前惯导平台在动基座上进行初始对准,多半采用速度傅递对准法。这种对准方法,虽然平台的水平对准速度比较快,对准精度也比较高;但由于方位对准信号很弱,使方位对准速度慢,精度也远低于水平对准精度。平台对准大约要2～3分钟的吋间。本文应用速度传递对准法,讨论了分离和增强方位对准控制指令的一种方法。经仿真,方位对准精度达到了水平对准精度,而且平台的对准时间不大于30秒。这对于缩短武器反应时间是有重要意义的。     

光纤陀螺捷联惯导系统罗经法初始对准研究

随着光纤陀螺的逐步发展、成熟,光纤陀螺捷联惯导系统也必将得到广泛的应用.在分析罗经法初始对准原理的基础上,对方位和水平姿态未知条件下的静基座捷联惯导罗经对准方法进行了改进.将经典的四步对准方法:水平对准、方位粗对准、再次水平对准和罗经对准,简化为三步对准方法:水平对准、方位粗对准、罗经对准.并用此方法对光纤陀螺捷联惯导...     

基于ESO技术的惯导系统初始对准

从控制角度出发,把自抗扰控制技术(扩张状态观测器(Extended state observer,ESO)、跟踪微分器)应用于惯性导航系统的静基座对准中,建立了系统的误差模型,深入地研究了这种对准方案的精度和速度,并与传统的卡尔曼滤波技术进行仿真比较。仿真结果表明:ESO技术克服了卡尔曼滤波技术使用条件的限制,在存在不确定性扰动影响的快速对准中取得了较好的效果,鲁棒性和抗干扰性都有较大提高。     

激光陀螺单轴旋转惯导系统多位置对准技术研究

激光陀螺单轴旋转惯导系统初始对准精度受陀螺漂移和加速度计零位的限制,为了减少对准误差,对多位置对准技术进行了研究。给出了单轴旋转惯导系统误差方程,利用奇异值分解的方法,对多位置对准时的系统各状态变量的可观测性进行分析,利用卡尔曼滤波仿真研究了多位置对准过程中方位失准角估计误差收敛情况,系统地分析了卡尔曼滤波器参数P0、...     

基于FPGA的激光光束自对准电气自动化系统设计

激光光束技术运用的越来越广泛,包括光通信技术,激光测距技术,激光瞄准技术等,其中光通信技术范围最广;在光通信过程中,需要面对光束发射端与接收端中心对齐的问题,增加了操作的难度;针对光通信激光光束对准难的特点,研究并设计了一套基于FPGA的激光光束对准系统,利用在FPGA芯片上设计软硬件速度快、稳定可靠、研发周期短等特点;整个系统以FPGA芯片为核心,辅以操作电路、自适应算法;实验表明, 该系统较好地符合了光束对准的要求。     

基于H∞的低精度捷联惯导系统初始对准方法

由于低精度捷联惯导系统的陀螺精度较低,初始对准时方位失准角的估计精度往往不高;另外,进行初始对准的常用方法是采用Kalman滤波技术,但在实际应用时,其鲁棒性不高,因此迫切需要一种能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度且兼具鲁棒性的初始对准方法。提出了一种将H∞滤波用于引入磁航向的低精度捷联惯导系统的初始对准方法,能够解决上述问题。建立了一种引入磁航向的捷联惯导系统初始对准的误差模型,通过可观测性和可控性分析,得出可观可控系统,利用H∞滤波方法对其进行了仿真分析,仿真结果表明,能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度,并能有效抑制有色噪声及建模误差的影响,将其应用于低精度捷联惯导系统的初始对准是切实可行的。     

带有转动机构的捷联惯导初始对准方法分析

在现有器件精度基础上依靠旋转调制技术实现更高精度导航成为当前惯性技术的研究热点。针对移动测量系统旋转光纤惯导系统对初始化可靠性和准确性提出的更高要求,设计一种不同惯性系下重力加速度建立转换矩阵的粗对准加两位置卡尔曼滤波精对准的初始化方法。分析粗对准过程转换矩阵求取机理,设计惯性坐标系重力及其微分构建初始捷联矩阵的方法;利用转动机构实现IMU处于2个最优方位完成光纤惯导系统的卡尔曼滤波精对准。转台实验结果表明,惯性系粗对准加两位置卡尔曼组合精对准可有效实现旋转惯导系统的高精度初始化。     

自抗扰控制器在平台惯导系统动基座下初始对准应用

根据自抗扰控制器在时变系统、多变量系统中的使用方法的特点,将自抗扰控制技术应用于平台式惯性导航系统的初始对准,设计了一种在动基座下的快速对准方案.建立了系统的误差模型,深入研究了该对准方案的精度和速度,并与传统的卡尔曼滤波器进行仿真比较.仿真结果表明,自抗扰控制器克服了卡尔曼滤波技术使用条件的限制,在对于不确定性扰动影响的快速对准中取得了较好的效果,鲁棒性和抗干扰性都有较大提高.     

垂线偏差对空中对准航向误差的影响研究

针对性分析了垂线偏差变化对空中对准航向精度的影响.首先给出了常用空中对准降阶滤波模型,分析了垂线偏差变化影响空中对准航向误差的机理.然后通过实测离线数据测试验证了垂线偏差对空中对准航向误差的影响.最后通过误差协方差分析方法仿真了降阶滤波模型在真实世界中的滤波性能.离线测试及仿真结果表明:在给定条件下垂线偏差变化率对航向误差的影响相对其他未建模惯性测量组件误差是主要的,对航向对准误差影响较大,可达0.15°.在中高精度应用中为保证在不同空域内空中对准航向精度考虑采用高精度重力场模型对垂线偏差进行补偿是必要的.     

H∞次优滤波在角速度匹配传递对准中的应用

角速度匹配传递对准的量测量是主惯导的高精度陀螺测量信息与子惯导的陀螺测量信息之差,将角速度匹配传递对准的量测量送入卡尔曼滤波器进行信息融合,以获得导航系统误差的最优估计值.通过对角速度匹配传递对准的系统状态模型和量测模型的构建与分析,在将机翼弹性变形等干扰项为有色噪声时,采用H∞次优滤波的角速度匹配传递对准方式估计弹体的安装误差角与姿态失准角,从而实现机载导弹武器系统的快速传递对准.仿真结果表明,基于H∞次优滤波的角速度匹配传递对准,能有效抑制实际应用中弹体的机翼弹性变形等外界不确定噪声的干扰,在确保传递对准鲁棒性能的同时,可以获得良好的快速性能和滤波精度.因此,作为一种空中飞行的对准方法,采用H∞次优滤波将干扰项作为有色噪声应用于角速度匹配传递对准更符合工程应用的实际情况.     

基于SOPC的电缆芯对准系统实现

针对变电站内二次电缆敷设过程中电缆芯对线的需要,基于SOPC技术,设计了一套无需参考地的全数字手持式对准仪.该系统主、从检测器通过数字信号的收发,结合无线通信完成检测.为在兼顾电缆芯对准速度的同时节省芯片资源,系统采用树状搜索算法完成电缆芯对准.