捷联惯导系统陀螺罗经对准性能的协方差分析

文中推导了协方差方程式的数值解,研究了初始对准回路滤波器参数设计方法。利用协方差分析,从统计意义上探讨了地面晃动基座上采用一阶数字滤波的捷联系统陀螺罗经对准的性能。分析了随机误差源的影响,指出动态干扰环境下,载体的扰动加速度和等效东向陀螺的常值漂移及随机游走噪声是造成方位误差的主要因素。     

船用捷联惯导系统解析粗对准的误差分析

讨论了两种船用捷了惯性导航系统静基座解析粗对准的方法,选择不同的参考矢量水解变换矩阵,将导致不同的失准角误差。结果对比给出了形象的说明。     

摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究

舰船的摇摆使陀螺无法测出地球自转角速度,无法根据陀螺和加速度计的输出直接计算出姿态阵。针对这一问题,提出了基于重力加速度的粗对准算法。该算法中,姿态阵分散成4个矩阵求取,所利用的信息为:摇摆基座姿态变化信息;重力加速度相对惯性空间随地球旋转引起的方向变化信息;地球自转信息;地理信息。算法的巧妙之处是应用惯性凝固假设,建立了基座惯性坐标系ib0,使舰体相对ib0坐标系的姿态阵初值成为单位阵,从而使姿态更新解算成为可能。仿真结果表明,在舰船横摇、纵摇、艏摇幅值分别为10°、7°和5°,周期分别为6 s、5 s和7 s,横荡、纵荡、垂荡幅值分别为0.02 m、0.03 m和0.3 m,周期分别为7 s、6 s和8 s的环境下,由50个样本确定的东、北、天向失准角的均值分别为2.01′-、1.38′和-0.20,°相对的标准差为0.26′、0.21′和1.3,°在此基础上完全可以实现精对准。     

捷联惯导初始对准理论及仿真研究

阐述了捷联惯导系统初始对准理论，推导出SDS对准的基本方程，并采用SMM法对准回路进行设计，最后给出了仿真结果．     

H∞控制理论在捷联惯导系统初始对准中的应用

提出了一种应用H∞控制理论来进行捷联惯性导航系统初始对准的方法。文中介绍了H∞控制理论以及相关定理,并建立了基于观测器思想的初始对准广义受控对象模型。经过与相关理论相结合,提出了一种基于观测器的动态控制的设计方法。最后给出两种设计结果和仿真曲线,根据两种控制器的特点和性能总结出了一套初始对准方法,实际应用结果表明,此方法是可行的。     

子平台惯导系统在动基座上传递对准的研究

以舰载导弹中的平台惯导系统为子平台惯导系统，论述了在子平台经粗对准后，精确估算其姿态误差角、目标方位误差角、漂移率的方法，对速度传递和姿态角度差传递的两种估算方法进行了理论推导和仿真计算。讨论结果表明，姿态角度差传递估算法不但可解决多个未知量的求解问题，而且能自动消除姿态角传感器误差对估算的影响，这成为本文的新见解。     

BP神经网络在捷联惯导初始对准中的应用研究

提出了基于多层BP神经网络的滤波器,并用于捷联惯导初始对准中．采用BP网络替代初始对准系统中的闭环卡尔曼滤波器,可以确保系统的误差状态始终为小量,实现了惯导初始对准中的滤波与校正功能。采用BP神经网络滤波的优点是：数据并行计算速度快,在滤波时不需要初始数据。仿真结果表明,这种方法简化了系统运算的代数结构,提高了系统状态估值运算的实时性,并且可以保证系统的对准精度。     

CDKF在捷联惯导系统大失准角初始对准的应用

文章基于欧拉平台误差角的概念,建立了大失准角条件下的捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,深入研究了中心差分卡尔曼滤波(CDKF)技术及其在大失准角对准中的应用,进行了静基座下基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、Unscented卡尔曼滤波(UKF)和CDKF滤波的SINS初始对准仿真。仿真结果表明,在失准角均为大角度条件下,用CDKF滤波水平对准精度可达0.18,′方位对准精度可达1.63,′比EKF具有更高的精度,并且避免了求Jacobian矩阵带来的不便,提高了可靠性;与UKF相比具有稍高的精度,并减少了可调参数,在实际应用中更加简单方便。     

捷联惯导初始对准理论及仿真研究

阐述了捷联惯导系统初始对准理论，推导出ＳＤＳ对准的基本方程，并采用ＳＭＭ法对准回路进行设计，最后给出了仿真结果．     

Research on SINS Alignment Algorithm Based on FIR Filters

An inertial frame based alignment (IFBA) method is presented, especially for the applications on a rocking platform, e.g., marine applications. Defining the initial body frame as the inertial frame, the IFBA method achieves the alignment by virtue of a c     

车辆运动状态下SINS的初始对准技术

对车辆运动状态下捷联惯导系统的初始对准技术进行研究.以里程计作为外部传感器,建立了运动状态下初始对准的数学模型,分析了系统状态的可观测性,并进行了仿真研究.结果表明,捷联惯导系统只要求短时间内(几秒钟)车辆处于静止状态,以进行解析式粗对准,之后车辆就可以向预定地点行驶,10 min内即可在运动状态下完成精对准,且对准精度比静基座下高.     

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.     

GPS／捷联惯性组合导航系统的性能研究

采用卡尔曼滤波器进行最优组合的GPS/捷联惯性组合导航系统是一种精度高、成本效益好、功能可靠的导航系统。它既能增强GPS接收机的抗干扰能力又能抑制惯导的积累误差。机动飞行和干扰环境下所进行的模拟计算表明,采用C/A码GPS接收机和低精度(0.1°/h陀螺,1×10~(-3)加速度计)捷联惯导所组成的系统,定位精度可达20m(1σ),速度精度约为0.1m/s(1σ)。与纯惯导相比,性能精度约提高2个数量级。系统具有对惯性元件进行测漂补偿,对GPS用户钟差进行估计校正和实现惯性平台空中对准的功能,能缩短地面准备时间,提高飞行器的快速反应能力,是一种在航空、航天等领域中有着广阔应用前景的导航定位系统。     

SINS/GPS组合导航系统初始对准的可观测度分析

针对SINS/GPS组合导航系统的误差传递模型进行了可观测度分析,确定了卡尔曼滤波器对系统各个状态的估计效果.在飞行器处于不同飞行姿态下,通过对相应的状态估计误差协方差阵的特征值及特征向量的比较,发现在动基座对准时,对飞行器引入线加速度可显著提高方位角的估计精度,并且在相同的条件下,拐弯运动的方位角估计速度更快、精度更高.此外,拐弯运动能够估计出加速度计零位偏置.此方法可以为飞行器在初始对准时选择最佳机动方案提供依据.     

Method of Improving the Navigation Accuracy of SINS by Continuous Rotation

A method of improving the navigation accuracy of strapdown inertial navigation system (SINS) is studied. The particular technique discussed involves the continuous rotation of gyros and accelerometers cluster about the vertical axis of the vehicle. Then the errors of these sensors will have periodic variation corresponding to components along the body frame. Under this condition, the modulated sensor errors produce reduced system errors.Theoretical analysis based on a new coordinate system defined as sensing frame and test results are presented, and they indicate the method attenuates the navigation errors brought by the gyros‘ random constant drift and the accelerometer‘s bias and their white noise compared to the conventional method.     

捷联/天文/多普勒组合导航技术在舰船导航中的应用

为了提高舰船组合导航精度与可靠性,针对其特殊应用场合,将天文导航系统提供的位置和姿态信息、多普勒速度声纳提供的舰船速度信息与捷联导航系统进行信息融合,分析了捷联惯性导航系统、天文导航系统和多普勒导航系统的原理,分别建立了组合导航系统信息融合状态方程和量测方程,并对组合导航系统进行了系统仿真实验,实验结果表明,模糊自适应Kalman滤波器收敛速度快,具有一定的容错能力,在天文辅助捷联组合导航系统中可以有效地提高水面舰船组合导航系统的精度.     

自适应平方根中心差分卡尔曼滤波算法在捷联惯性导航系统大方位失准角初始对准中的应用

提出了一种自适应平方根中心差分卡尔曼滤波(ASRCDKF)算法,并应用于捷联惯性导航系统(SINS)大方位失准角初始对准中。ASRCDKF算法以中心差分变换为基础,基于平方根滤波能够克服发散的思想,利用协方差平方根代替协方差参加递推运算,并将自适应估计原理引入该算法中,不仅克服了扩展卡尔曼滤波产生线性化误差和计算雅可比矩阵的不足,而且减小了计算量,保证了数值稳定性。同时,ASRCDKF算法解决了传统滤波算法过度依赖系统动态模型和噪声统计特性先验知识的问题。最后通过滤波仿真证明了ASRCDKF算法在SINS大方位失准角初始对准中的有效性和优越性。     

一种在摇摆基座上补偿平台干扰加速度的有效方案

在大角度摇摆的基座上,向心加速度是平台调平或惯导系统实现初始对准的主要干扰因素。为了解决问题,很多都采用诸如平移减震支承、陀螺架修正装置、接近84.4min舒勒振荡周期的弱阻尼调平回路等;但是,对杆臂效应所引起干扰加速度的补偿效果仍不能令人满意,尤其对于有些惯导系统,使对准时间长达24h;或对使用环境提出限制,如风速或干扰较大就不允许进行初始对准。本文提出一种根据载体摇摆角速率和平台姿态角变化信号,按动力学原理对干扰加速度进行补偿的有效方案,较好地解决了上述问题。理论分析和模拟计算结果表明:利用现有误差为0.1%的角速率陀螺和误差≯1.5′的姿态角传感器,在摇摆角速率约50°/s、摇摆角幅值≯±20°的条件下,即可保证干扰加速度的补偿误差≤1×10~(-4)g。