车载捷联惯导系统粗对准中摆动误差补偿研究

分析了在风吹或地面松软等情况下,车体摆动干扰的特点,提出了一种车载捷联惯导系统补偿摆动误差,实现粗对准的方法:利用加速度计输出信息修正陀螺信号,然后采用修正后的陀螺信息和加速度计的平均信息,实现初始粗对准。仿真结果表明,该补偿方法基本消除了车体摆动干扰影响,补偿后的粗对准结果与静基座粗对准结果相当,从而在车体摆动情况下缩短了精对准时间,提高了对准精度。     

中低精度捷联惯导在动中通系统中的应用研究

中低精度捷联惯导系统陀螺常值漂移大,在动中通系统中使用时无法完成自主对准.在建立惯导系统和天线控制系统坐标转换模型的基础上,采用天线自主跟踪状态下输出的角度值反解车体航向,在不增加外部设备的条件下实现了中低精度捷联惯导系统初始对准.仿真实验和车载实验结果表明,该方法正确有效.     

多普勒计程仪辅助捷联惯导初始对准技术研究

针对捷联惯导系统初始对准精度问题,提出了一种采用多普勒计程仪辅助捷联惯导系统进行初始对准的方法。分析了多普勒计程仪测速误差的形式,建立了多普勒计程仪与捷联惯导系统的误差模型,通过输出校正的方法修正多普勒计程仪的速度信息,为惯导系统提供准确的载体速度信息,采用卡尔曼滤波进行捷联惯导系统的精对准。并对舰船匀速直航状态时,多普勒计程仪辅助捷联惯导系统的初始对准进行了仿真分析。理论分析与仿真结果表明:该方案能有效地解决舰船的初始对准问题,收敛速度较快,而且具有较高的精度。     

基于强跟踪GHF的里程计辅助SINS动基座对准研究

为提高车载捷联惯导系统动基座初始对准精度,提出了一种强跟踪降维高斯-厄米特非线性动基座初始对准算法。里程计辅助捷联惯导粗对准后水平姿态误差角为小角度,里程计辅助捷联惯导动基座对准模型简化为大方位失准角非线性模型,采用降维高斯-厄米特滤波(GHF),以少数非线性状态积分点估计整个系统状态,减少计算量,应用强跟踪滤波,提高系统对突变的滤波状态的跟踪能力。实验表明,应用强跟踪降维高斯-厄米特滤波提高了动基座初始对准精度,减少了计算量,提高了滤波的稳定性。     

舰载武器的捷联惯导系统初始对准方法研究

捷联惯导系统已成为提升舰载武器性能的必要手段,而初始对准一直是捷联惯导系统的一项关键技术。本文总结了舰载武器用捷联惯导的初始对准方法,重点从误差模型、观测模型和最优估计算法三个方面详细介绍了传递对准的研究现状;并从解析自对准和惯性析自对准两个方面介绍了自对准方法的研究现状。最后,对舰载武器用捷联惯导的初始对准未来的发展趋势进行了展望。     

一种运动中卫星辅助惯导对准方法

<正>针对动基座条件下的对准需求，给出了一种新的卫星速度辅助的惯导动基座粗对准算法。通过调整惯性解算方案及定义新形式的速度误差模型，获得简化的大方位失准角线性化卡尔曼滤波对准模型。试飞实测离线仿真结果验证了方法的有效性，120s时间粗对准水平姿态误差不大于2°，航向误差不大于5°，可满足后续精对准滤波器对小角度线性化模型的初始假设条件要求。捷联惯导系统精对准一般需在完成粗对准的基础上进行。静基座条件下的粗对准可根据加速度计对重力加速度的测量值和陀螺对地球旋转角速度的量测值计算出载体的姿态矩阵，     

广义解析式粗对准误差分析与方案优化

基于凝固惯性系的广义解析式粗对准方法在捷联惯导晃动基座粗对准中得到广泛应用。根据对准原理,该文从测量和计算误差2个方面分析了该方法的对准误差,对比分析了陀螺测量误差在传统和广义解析式粗对准中的传播机理,并利用仿真验证了误差分析的结果。针对实际系统中存在干扰加速度,严重影响了粗对准精度,提出了运用低通滤波器和自适应判据消除线晃动干扰,实验表明该方法具有很好的效果。     

基于陀螺信息的SINS快速抗干扰初始对准

为了解决存在干扰或较大噪声的情况下,利用陀螺信息实现捷联惯导系统(SINS)快速初始对准,首先引入了带高斯噪声等式约束的卡尔曼滤波算法(QECKF),建立了基于QECKF算法的SINS初始对准模型;然后,从车载捷联惯导系统的实际特征出发,提出首先使用IIR低通滤波器降噪,再通过模糊判据结合QECKF算法和卡尔曼滤波(KF)两种滤波方法,该方案实现了陀螺信息的最优化应用以达到快速对准的目的;最后,试验表明在系统受发动机和人员操作的扰动下,该算法相比于常规KF估计将速度提高了近25%,解决了在噪声较大时基于扩展观测量的方法估计发散问题。     

捷联惯导/航位推算组合导航算法研究

当捷联惯组(SIMU)安装到载车上存在安装误差时,航位推算误差与安装误差、里程计刻度系数误差、初始对准误差有关。利用捷联惯导系统和航位推算系统构成组合导航系统可实现对上述误差的估计。为此,推导了惯组和载车间存在安装误差时的惯导/航位推算组合导航系统的系统方程。仿真分析表明,组合导航系统可有效估计出安装误差、水平陀螺随机常值漂移和加速度计随机常值偏置。     

基于SCKF和姿态估计的SINS/GPS在线对准方法

该文提出了基于平方根容积卡尔曼滤波和初始姿态估计的捷联惯导/全球定位系统组合在线对准法。构建平方根容积卡尔曼滤波器来对初始姿态估计的非线性量测模型进行滤波,估计代表初始姿态转换矩阵的罗德里格参数,并以此求出当前时刻的姿态转换矩阵,从而求出当前时刻准确的姿态。该文分别对制导武器系统和车载系统进行了半实物仿真。仿真结果表明,此方法可在25 s左右完成在线对准。其中短距离制导武器仿真结果航向角及俯仰角误差在0.1°内,横滚角误差在0.3°内;低成本车载导航系统仿真结果航向角误差在0.2°内,俯仰角及横滚角误差在1°内,可满足制导武器及低成本民用车辆的对准需求。     

基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准技术

针对摇摆基座的粗对准问题,提出了一种精度更优的粗对准方法。根据三维坐标矢量与旋转四元数间的内在关系,基于Wahba问题的求解原理,将双观测矢量的最优姿态阵求取问题归结为一个典型三角函数最大值的求解问题。阐述了Wahba问题的求解原理,分析了Wahba问题与最优四元数估计法的关系,剖析了最优四元数估计算法的复共线性,设计了基于最优四元数估计的摇摆基座粗对准方案,并与传统TRIAD算法和最优TRIAD算法进行了应用比较。蒙特卡洛500个样本的仿真结果表明,采用基于最优四元数估计的粗对准法的方位姿态估计精度远优于TRIAD算法和最优TRIAD算法,能使方位失准角的变化幅值控制在角分级,在此基础上能更好实现摇摆基座下惯导系统精对准。     

捷联惯导系统任意方位两位置的对准模式

为了实现快速精确对准,研究了绕任意轴捷联惯导系统（SINS）的两位置对准问题。首先建立了一种基于李雅普诺夫变换的SINS等价误差模型。应用该模型,对SINS分别绕方位轴、俯仰轴和横滚轴两位置对准时系统的可观测性进行了定量分析,明确了SINS绕3个正交轴旋转系统的可观测性。通过引入弹体坐标系与导航坐标系之间的旋转角速率代替姿态矩阵,使导航坐标系中的转动坐标轴可以指向三维空间的任意方位,得到了弹体绕任意轴旋转两位置对准时系统状态变量误差的变化规律。研究结果可为SINS静基座快速精确对准及其工程应用提供参考。     

基于小波的惯导系统初始对准方法研究

目前远程武器系统广泛采用捷联惯性导航系统,该系统在发射前要经过初始对准。由于惯性导航系统中所采用的陀螺仪和加速度表的噪声很大,影响了初始对准,降低了打击精度,为减小噪声影响,提出了一种基于小波消噪理论的捷联惯性制导系统初始自对准方法。研究显示,小波分解滤波可以显著减小惯性器件的噪声,利用经过消噪的信号进行初始对准,滤波器的收敛速度加快,在相同对准时间内精度有明显提高。     

小波中值滤波在晃动基座初始对准中的应用

针对捷联惯性导航系统(SINS)在晃动基座下进行初始对准时,陀螺和加速度计受外界干扰噪声较大,而单独采用低通滤波或小波滤波法不能有效实时地实现噪声抑制问题,采用小波阈值消噪和中值滤波相结合的混合滤波方法来实现信号的消噪。将输出信号首先经中值滤波消除信号中的突变噪声,再利用小波阈值消噪滤除振动噪声和白噪声,从而有效地消除基座晃动带来的噪声。测试实验表明,提出的混合滤波法对车载惯导系统输出信号噪声滤波效果明显,在发动机启动的情况下,可基本达到静态信号采集的效果。对准仿真实验表明,提出的滤波法能辅助捷联惯导系统实现在晃动基座下的精对准。     

激光捷联惯导多矢量定姿法晃动基座粗对准

针对激光捷联惯导晃动基座下受载体运动干扰难以实现粗对准这一问题,提出了一种惯性系下基于多矢量定姿的粗对准方法。首先分析了基于双矢量定姿的惯性系粗对准算法的原理和不足,在此基础上推导了基于多矢量定姿的粗对准模型,并对新方法进行了仿真验证。结果表明,与传统双矢量定姿惯性系对准方法相比,采用多矢量定姿能更充分利用观测信息,有效抑制干扰运动对对准精度的影响,建立更准确的捷联矩阵,同时使对准结果具有更好的稳定性。     

散射天线自动对准的偏差分析及校正

介绍了天线偏移损耗,对天线自动对准原理进行了简要描述,通过对天线的粗对准及精确对准这2个环节的分析,确定天线粗对精度是保证天线自动对准成功的基础和关键,通过进一步对电子罗盘、角度传感器等设备精度及天线零位偏差分析,确定了天线粗对精度取决于天线零方位与于车体方位及天线零俯仰与水平面的偏差。为保证天线自动对准的可靠实用,提出了天线校准的方法步骤。     

基于四元数的SINS静基座大方位失准角误差建模

针对经典大方位失准角条件下捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准模型不能精确表达姿态误差的传播特性,依据惯导系统姿态的旋转矢量表示法,提出了基于四元数微分方程推导的姿态误差模型,模型最终的表达也由欧拉角微分方程给出。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的静基座对准试验表明新的姿态误差模型对方位角失准角范围要求由10°内放宽到25°内,提高了在大方位失准角条件下初始对准的精度,表明模型的准确性有明显提高。     

系泊状态下捷联惯导自对准算法

系泊状态下,陀螺仪与加速度计的输出会受到角运动与线振动的干扰。为此,该文在姿态求解方法(Wahba)初始对准方法的基础上引入隐式马尔科夫模型卡尔曼滤波(HMM/KF),由角运动和线振动引起的干扰经过HMM/KF滤波器被滤除。与传统数字滤波器采用先验固定截止频率相比,该方法具有更强的自适应性。利用海上实验对比分析引入HMM/KF滤波的对准结果,研究结果表明,该方法不需进行粗对准,能在系泊状态下快速实现自对准。