总体最小二乘法在惯导原位标定中的应用

惯导系统原位标定是提高恒战状态下惯导性能的重要手段.在原位标定输入输出观测数据均含有噪声的情况下,应用传统的最小二乘法进行参数辨识将会得到有偏的结果.因此,为了提高惯导误差参数的标定精度,研究了总体最小二乘法在惯导原位标定数据处理中的应用.首先给出一种16位置标定方案,推导了考虑框架轴、陀螺和加速度计安装误差的惯导系统...     

捷联惯导开环导航算法与简化误差模型匹配性验证

惯导解算算法与误差模型相匹配是设计静态自对准或自标定卡尔曼滤波器的前提。给出了捷联惯导开环导航算法与简化的静基座捷联惯导误差模型;并从误差对比的角度验证了开环导航算法与简化误差模型的匹配性。基于捷联惯导开环导航算法与简化误差模型构建了闭环卡尔曼滤波器,将闭环卡尔曼滤波器应用于多位置对准半实物仿真试验,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度优于97%,进一步从应用的角度验证了开环算法和简化误差模型的匹配性。     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

旋转惯导高度通道误差抑制方法研究

为了研究单轴旋转惯导系统的高度通道误差抑制方法,首先分析了纯惯导高度通道的稳定性,并通过比力方程建立了误差模型。然后推导了单轴旋转惯导系统的高度通道误差方程,分析了抑制高度通道误差发散的条件,得出在旋转轴处于水平状态时可以极大地抑制高度通道误差的结论。最后,在三轴加速度计存在零偏的情况下,对惯导系统的高度通道误差进行仿真。理论分析与仿真结果均表明旋转轴处于水平状态时可以有效抑制高度通道误差。     

激光陀螺捷联惯导尺寸效应误差分析与补偿

在高动态条件下,加速度计尺寸效应已成为影响激光陀螺捷联惯导系统精度的重要误差源.文中从理论上分析了尺寸效应的产生机理,认为尺寸效应的产生是由于加速度计测量点不一致而引起,分析了激光陀螺机械抖动引起的尺寸效应误差.对加速度计组件在一般安装关系下的尺寸效应误差模型进行了推导.对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑尺寸效应后的动态标定模型.以导航速度为观测量,建立了加计组件尺寸效应误差补偿的一般模型方程.一系列的试验证明,尺寸效应补偿有效地提高了导航精度.     

激光捷联惯导系统高阶误差模型的建立与分析

针对弹道导弹、火箭的工作环境存在剧烈振动的情况,研究了激光陀螺捷联惯导系统在线振动环境下的误差传播特性,指出加速度计二次项误差对导航精度有重大影响,建立了包括加速度计二次项误差的31阶误差模型。为了评价该模型的准确性,设计了静态和线振动仿真实验,将其与不考虑二次项误差的28阶误差模型进行了比较。仿真结果表明:静态时,两种模型准确度相当;当系统工作环境存在线振动时,建立的31阶误差模型比28阶误差模型准确度提高约5倍。     

光纤陀螺随机漂移的建模与滤波

光纤陀螺的随机漂移是捷联式惯导系统的主要误差源,为了减小光纤陀螺的随机误差并提高其精度,需要对光纤陀螺的随机误差进行精确建模,本文根据时间序列理论,采用自回归AR模型法,建立了光纤陀螺随机误差模型。根据该模型,采用卡尔曼滤波算法实现了对光纤陀螺的随机误差的滤波。滤波结果和Allan方差分析表明,滤波后光纤陀螺随机误差得到了明显地减小,光纤陀螺的精度得到了有效地提高。     

融合惯导和超宽带技术的定位算法

本文针对惯导行人航位推算(PDR)存在累积误差的问题,提出了一种基于惯导和UWB融合的定位算法.使用惯导的加速度计进行步伐检测和计步,结合超宽带(UWB)的飞行时间(TOF)测距信息进行步长及方向搜索得到移动目标的位置信息.实验结果表明:提出的算法提高了定位精度.     

加表斜坡零偏对惯导初对准的影响及补偿研究

研究发现当捷联惯导系统(SINS)进行卡尔曼滤波精对准或动基座对准时,惯性器件的斜坡性误差对其初始对准的精度有影响,特别是对于采用石英挠性加速度计的惯导系统在预热不充分期间进行初始对准很可能会出现较大误差。该文分析了惯性器件斜坡性误差对SINS初始对准的具体影响,指出要获得较高的方位初始对准精度除要求等效东向陀螺漂移小外,在对准期间还要保证等效北向加速度计零偏也足够稳定。通过试验对加速度计斜坡零偏进行了建模、补偿,试验结果表明补偿后方位对准精度有明显提高。     

一种基于单轴正反旋转的惯性器件误差估计

为了提高捷联惯导导航精度,构建一种Kalman滤波模型来估计陀螺常值漂移和加速度计零偏。首先分析了载体作单轴正、反旋转运动时,捷联惯导的系统误差特性,然后以正、反旋转两过程中的姿态误差和速度误差为状态变量,以两过程中同一位置处的姿态误差差值和速度误差和值为观测变量,构建了一种Kalman滤波模型,来估计惯性器件常值误差;经可观测性分析,该模型是可观测的。仿真实验中,对于3个陀螺漂移均为0.1(°)/h、加速度计零偏均为9.78×10~(-3 )m/s~2的捷联惯导,陀螺漂移估计精度达到0.01(°)/h,水平方向加速计零偏估计误差均小于0.4×10~(-3 )m/s~2,实验证明该方案可行。     

提高SINS/GNSS组合导航系统定位精度的方法研究

单纯依赖单一的导航手段难满足高精度的导航需求,因此,将捷联惯性导航系统(SINS)、全球卫星导航系统(GNSS)有效组合,实现优势互补。SINS/GNSS组合导航系统的数据处理一般采用卡尔曼滤波实现,当组合导航系统模型足够准确时,滤波性能较好,当导航系统模型存在误差或发生变化时,新的量测值对滤波估计值的修正作用下降,而旧的量测值的修正作用相对上升,从而导致滤波精度下降。针对上述问题,基于集中式卡尔曼滤波结构的SINS/GNSS组合导航系统,本文提出一种新方法,新方法在梯度方向上进行估计迭代,从而修正模型误差对滤波精度的影响,提高导航定位精度。实验结果表明,当导航系统模型和量测方程存在误差或发生变化时,新方法仍可以为导航系统提供有效的定位精度,满足高空长航时系统需求。     

MEMS陀螺漂移误差抑制方法研究

MEMS陀螺漂移误差是影响惯性测量系统精度的主要误差源,针对这一问题,引入旋转调制方法和卡尔曼滤波方法,利用旋转调制方法抑制陀螺的常值漂移,利用卡尔曼滤波方法减小随机漂移,并进行了仿真和实验,对调制和滤波前后惯性测量系统的姿态角误差进行了对比,结果表明,利用旋转调制技术和卡尔曼滤波方法分别减小陀螺的常值漂移漂移和随机漂移后,由这两种漂移误差引起的姿态角误差明显减小,惯性测量系统的测量精度显著提高。     

基于容错决策树的UWB辅助惯性定位方法

针对惯性导航系统误差随时间累积和超宽带(UWB)定位受到非视距问题、多径效应和人体影响出现粗大误差的问题,提出了一种基于容错决策树的UWB辅助人员室内惯性定位方法。该方法提出并采用陀螺仪高精度分段拟合误差补偿模型,抑制惯性导航误差漂移;同时在UWB辅助人员室内惯性定位的基础上,构建惯性导航与UWB单点定位数据共同作用的容错决策树判定模型,剔除UWB定位的粗大误差因子,进而对惯性导航和UWB的参数应用扩展卡尔曼滤波,实现UWB辅助增强惯性定位。根据实验验证表明,在复杂狭窄巷道环境,该方法将距离均方误差占路线长度的比例从6.02%提升到0.76%;在常规方正室内环境,该方法将最大误差占路线长度的比例从2.207%提升到0.635%。实现了长时间的连续可靠定位,具有较强的工程应用价值。     

初始对准误差对导弹位置误差的影响分析

结合惯性导航基本原理,经过推导得到捷联惯导系统初始对准误差对导弹位置误差影响的误差方程。利用Simulink搭建导弹飞行模型框图,通过蒙特卡罗仿真,产生初始对准误差随机数,计算导弹位置误差。分析初始对准误差对导弹位置误差的影响。为导弹武器系统的设计、武器系统误差分析和末制导目标截获概率的计算提供帮助。     

基于神经网络的HRG标度因数辨识方法

惯导系统要求半球谐振陀螺仪在其大的动态范围内具有较高精度,而传统的基于最小二乘拟合的半球谐振陀螺仪标度因数辨识方法所得到的标度因数精度不高,引起较大的导航误差。为提高半球谐振陀螺仪标度因数的辨识精度,文中提出了一种基于神经网络的标度因数辨识方法,利用神经网络误差反传的梯度下降动量学习算法,对半球谐振陀螺仪的标度因数进行辨识,通过试验验证了该方法的可行性,为提高半球谐振陀螺仪工作精度,减小惯导系统导航误差提供了依据。     

惯性导航的误差建模与仿真研究

在机载多传感器数据融合系统中导航误差是影响目标定位精度的主要误差源.针对此应用背景提出了惯性导航误差模型,其能很好地满足实际惯性导航系统中存在的误差传播特性.仿真分析表明,与以前系统中仅利用高斯白噪声作为导航误差的情形相比,该方法更具有实际意义,对数据融合的分析更具有说服力.     

惯导系统航迹误差与真航向误差相关性研究

为了寻找一种新的评定飞行试验中真航向精度的方法,文中采用全球定位系统(GPS)作为参考基准,以两套不同型号的惯导系统作为试验对象,通过飞行试验研究惯导系统航迹误差与真航向误差的相关性。试验数据及分析结果表明,采用航迹误差间接评定真航向精度是可信的。     

巡航段纯惯导误差分析

惯性制导误差是影响巡航导弹进入地形匹配区的主要因素。针对巡航导弹巡航飞行段,在分析加速度计测量误差、陀螺漂移误差以及航向效应对导弹视加速度影响的基础上,对惯性制导误差进行了分析,并针对不同地形匹配区的精度和相邻匹配区间隔对惯性组合误差系数提出了精度指标。     

高精度惯导速度信息辅助的导引头量测误差抑制方法

 针对利用惯导信息抑制末制导导引头量测随机误差的问题,提出了一种高精度惯导速度信息辅助的扩展卡尔曼滤波方法.利用高精度惯导速度信息描述导弹自身运动,采用一阶马尔科夫过程描述目标机动,构建基于弹目信息状态变量系统的弹目相对运动模型,通过扩展卡尔曼滤波方法实现对导引头测量随机误差的抑制.新方法实现了惯导信息、导引头量测信息的融合,克服了已有滤波方法运动模型建模时需考虑导弹制导控制因素的难点.仿真实验结果验证了该方法在导弹末制导过程中的有效性.     

MEMS微惯性组合静态误差建模与补偿

安装误差和温度是MEMS微惯性组合的主要误差源,这两种因素所引起的误差通常占系统总误差的90%以上。通过对微惯性组合的安装误差及温度因素的影响进行深入分析,构建了一种适用于低成本导航微惯性组合静态误差补偿模型。该模型是一种基于线性模型的改进型模型,模型复杂度低,按实验标定方法获取模型参数后可实时计算惯组输出,用于对MEMS微惯性组合实时性要求高的环境中。并且,通过对模型深入分析,巧妙设计标定方法,大大简化了该模型的标定步骤,使模型参数的获取更为方便。为了论证模型正确性,进行了标定实验,实验结果表明模型是切实可靠的。