捷联系统航姿算法分析

本语文对几种捷联系统航姿算法进行了分析和比较,提出了在采用角速率输出陀螺的情况下的一种高精度算法,并给出了枯圆锥运动环境下的传真结果。     

基于抑制标度因数误差的捷联旋转监控方案研究

旋转监控技术通过对惯性元件常值误差的抑制,能有效提高捷联惯导系统的导航定位精度,但由于标度因数误差的存在,降低了旋转调制效果.通过对单轴旋转方式下标度因数调制效果的分析,推导了单轴旋转下标度因数误差激励的角速率误差,并总结出旋转位置与角速率误差的对应规律,进而提出了最佳的双轴旋转方案,最大程度地抑制标度因数误差对捷联惯...     

一种捷联姿态航向参考系统信息融合算法应用

小型无人直升机通常在特定的环境下进行工作,因此需要对其运动时的姿态进行控制。控制系统所需要的姿态信息通过各种惯性测量仪器得到原始数据。依据这些原始数据设计适当的信息融合算法可以构建高精度的姿态航向参考系统,从而满足控制系统的要求。该算法已应用于小型无人直升机的姿态控制中。     

无位置输入的民机姿态航向误差修正算法

姿态更新算法与姿态误差修正算法是捷联姿态航向参考系统中一项长期研究的关键技术。研究了在无位置输入和无法计算位置项引起地球自转分量无法补偿的情况下,针对姿态航向系统仍必须提供可靠的、正确的姿态航向信息这一突出问题,提出了忽略误差方程中微小量,利用飞机航线覆盖区域的中心纬度值替代误差方程中的纬度项,将简化后的算法引入的误差等效为陀螺漂移和加速度计零位的思想。设计了基于四元数的内阻尼卡尔曼滤波器,更新姿态四元数修正误差。结果显示对于漂移为10°/h的光纤陀螺构建的系统,修正后姿态精度优于0.3°,航向精度优于1°。     

基于SoPC的捷联系统硬件平台的设计

为了提高激光陀螺捷联系统的硬件平台集成度并减小其功耗,满足微小型导航系统的要求,在基于Xilinx的Virtex-4 FPGA芯片上,通过SoPC方法设计新一代硬件平台。该硬件平台使用FPGA内嵌的PowerPC405硬核处理器作为功能控制与运算中心,并在FPGA逻辑中设计功能全面的IP核来实现数据采集、数字滤波、串口通信和部分导航解算。从而在保证较高的运算速度和精度的同时,达到了预期的效果。     

几何扩展卡尔曼滤波算法在卫星姿态确定系统中的应用

卡尔曼滤波因其良好的性能广泛应用于卫星姿态确定中.经典的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在估计姿态坐标系中表示估计误差矢量,由于没有考虑到估计姿态坐标系与真实姿态坐标系之间存在偏差,从而导致姿态估计精度下降.针对这个问题,Andrle M S通过几何变换引入误差一致性表示,在此基础上,提出了几何扩展卡尔曼滤波(GEKF)算法,将姿态误差四元数和陀螺漂移增量通过几何变换进行一致性表示,解决了估计误差矢量表示不一致的问题.本文介绍了误差一致性表示的原理,并将GEKF算法应用于含常值漂移与时间相关漂移的陀螺模型中,仿真实验表明:GEKF算法比MEKF对陀螺漂移的估计更加精确,在滤波精度上取得了明显改善.     

一种高精度的捷联姿态解算方法及其仿真

该文以旋转矢量误差最小为标准,用估计的方法推导出了一种高精度的捷联姿态解算方法,该算法在较小的陀螺采样频率下,以适中的计算量就能达到较高的姿态精度,对二子样算法、三子样算法和本文提出的算法在典型圆锥环境进行了数字仿真,结果表明,本算法大大减小了圆锥误差,提高了姿态精度。     

捷联惯导系统姿态测量算法研究

针对在大机动条件下进行快速准确的捷联惯导系统姿态矩阵解算,从原理上和计算效果上分析了现在较为常用的几种四元数更新方法,并在推证的过程中使用了一种新的方式;该方法以三阶泰勒展开为基础,直接利用角速度的各阶导数进行四元数的更新运算,最后准确地得出各个姿态角的值;通过对几种仿真结果进行的具体分析,表明该方法在不增加采样值的情况下,其计算的精度和计算时间都达到了其他算法在同等条件下无法达到的效果,可以有效的运用于大机动飞行条件下。     

微机电系统姿态估计系统算法与仿真

结合陀螺仪、加速度计误差模型,实现了以微机电系统(MEMS)陀螺仪与MEMS加速度计为基础的姿态估计硬件仿真系统,可用于模拟任意噪声强度和安装偏差下三轴捷联惯导系统(INS),即按照给定运动曲线仿真输出陀螺仪与加速度计数据,为设计姿态估计算法提供仿真验证平台.同时,以姿态四元数为状态变量,载体俯仰角与横滚角为观测值设计了基于扩展卡尔曼滤波器(EKF)的姿态估计算法,俯仰角估计误差小于0.04°,横滚角估计误差小于0.05.,偏航角漂移速度0.01(°)/s.     

电容式油量测量系统的姿态误差分析

针对目前飞机上电容式油量传感器测量燃油时产生的姿态误差问题进行了研究,以飞机上的规则油箱为例,从理论上详细地分析了电容式油量测量系统的姿态误差,并绘制出其误差曲线,给出了减小姿态误差的方法,最后提出了在姿态误差最小的准则下确定传感器的最佳安装位置;文中提出的减小姿态误差的方法,不仅有利于提高燃油测量系统的可靠性和安全性,而且可以改善燃油测量系统的维修性,使燃油量测量技术跃上了一个新的台阶。     

捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性研究

在不考虑罗差情况下,建立了捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型,并结合无人机磁航向测量系统中框架式垂直陀螺仪的姿态测量特点,将其姿态误差源特征引入误差模型,全面分析了其航向角在不同飞行条件下的动态误差特性.对捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型进行了仿真计算,并将仿真结果与飞行实验结果进行了比较分析.结果表明:捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性符合无人机测量误差特点,能够为工程应用提供直接的理论依据.     

面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统的研究

基于MEMS传感器设计了面向机载惯性稳定云台的微姿态参考系统.首先,对磁力计受到的环境干扰磁场的影响进行了信号补偿;然后,在分析角速度陀螺、加速度计和磁力计等传感器特点的基础上,提出一种新的卡尔曼滤波算法模型;最后,通过性能测试,验证了微姿态参考模型具有较好的静态和动态性能,完全满足机载惯性稳定云台的需求.     

捷联惯导互补滤波姿态融合算法设计

为了满足低成本、高性能的载体测姿需求,针对MEMS器件漂移导致载体姿态无法准确测量的问题,提出了一种基于方向余弦矩阵（DCM）更新的多轴显式互补滤波载体姿态估计算法。利用陀螺仪和辅助传感器的噪声所处频段互补的特点,运用互补滤波进行信息融合,发挥各个传感器的优点,提升系统的姿态测量精度。分别以三轴转台与实验车辆为验证平台,设计了静态与动态实验。实验结果表明,该姿态融合算法能够稳定输出高精度的姿态信息,抑制陀螺漂移导致的姿态发散,有效提高载体姿态的测量精度,满足捷联惯导系统的测姿需求。     

铠装热电偶的分流误差及漂移

详细探讨了产生铠装热电偶分流误差的主要因素及其对策。阐述了铠装热电偶套管材质、偶丝直径、使用温度对其劣化及漂移的影响。     

定位定向系统中陀螺漂移误差估计

阐述了定位定向系统中的主要误差来源于陀螺漂移。建立陀螺漂移误差模型,分析了一阶自回归估计方法AR(1)和均值估计方法对漂移系数的估计。并通过反馈法测得陀螺的漂移系数,分别用一阶自回归估计方法和均值估计方法进行系数估计,并对估计效果进行比较。     

姿态误差算法的比较及研究

姿态解算一直以来都是导航系统研究的重点,保证被测量载体的姿态信息的精确解算则是一项重要的任务,由于刚体的不可交换性,导致误差的出现,在圆锥运动下产生的圆锥误差是惯导系统的重要误差源,对此提出一种改进的圆锥误差补偿算法并与捷联惯性导算法比较,并以典型圆锥运动做为输入,对其进行数字仿真分析,通过改变经典圆锥运动部分参数,检验圆锥误差补偿的解算过程精度,得出改进的圆锥误差补偿算法是解决圆锥误差的有效方法。     

捷联惯导四子样旋转矢量姿态更新算法

姿态更新算法是捷联惯性导航系统的关键算法,目前姿态更新算法有欧拉角法、四元数法、方向余弦法和旋转矢量法.旋转矢量法可以采用多子样算法实现对不可交换误差的补偿.针对利用陀螺角增量输出进行姿态更新计算带来的不可交换性误差,考虑到导航坐标系在姿态更新周期内旋转比较缓慢的特点,研究了捷联惯导姿态更新的旋转矢量的修正算法,以此为基础详细推导了四子样的旋转矢量算法,得出利用陀螺角增量求解等效旋转矢量的显式形式.该显式形式中直接利用陀螺的增量输出,便于工程实际中应用.     

基于Kalman滤波算法的陀螺仪动态漂移补偿研究

应用MEMS陀螺仪测量人体手臂运动姿态时,针对陀螺仪受线加速度干扰导致测量姿态发散的问题,提出基于Kalman滤波算法的姿态误差补偿方法;该方法首先将陀螺仪采集到的角速度通过方向余弦算法解算得到姿态角,并将陀螺仪动态漂移造成的姿态角误差视为时变信号,通过建立姿态角漂移误差的状态方程及观测方程,应用卡尔曼滤波算法,实现对姿态角漂移误差的估计,最终达到对陀螺仪动态漂移误差的补偿;实验与仿真结果表明,应用该算法能够有效的抑制线加速度干扰导致的陀螺仪测量的姿态发散,适用于陀螺仪对人体手臂运动姿态的测量。     

姿态航向测量与误差补偿方法研究

设计了一种基于MEMS陀螺仪、加速度计、磁传感器的小型姿态航向参考系统;以四元数和角速率偏差为状态矢量,磁场强度和加速度计信息为量测矢量,构建基于Kalman的四元数姿态航向解算方法;通过调整测量噪声方差矩阵,解决动态过程中由于运动加速度造成的姿态角误差;采用陀螺仪误差建模和磁航向罗差补偿技术,进一步提高了系统测量精度。根据飞行数据分析,姿态航向参考系统具有较高测量精度和较好的稳定性、动态性,姿态角均方根误差小于1.5°,航向角均方根误差小于3°。