一种里程计辅助车载捷联惯导行进间对准方法

提出一种车载捷联惯导行进间对准方法。以里程计信息为辅助,将行进间对准过程分为粗对准和精对准,以惯性坐标系作为捷联惯导解算的参考基准并借助里程计信息进行粗对准,采用10状态Kalman滤波器进行精对准,观测量采用捷联惯导解算的速度与里程计解算得到的速度之差。进行仿真试验和实车试验,试验结果表明：该方法实现了行进间初始对准,兼容静基座及晃动基座初始对准,对行车路线及行进方式不做要求,捷联惯导在25 min内实现了和静基座对准相同的精度,对准精度与对准的时间正相关,对准时间越长对准精度越高。     

一种新的行进间初始对准误差模型及其应用

针对载体行进间初始对准精度问题,在里程计辅助惯性系行进间精对准的情况下,推导了精对准误差模型。通过降维处理和状态方程参量的自相关函数的正交化相结合,在降低滤波计算量的基础上,保证了滤波器在非白噪声情况下的滤波器的稳定性。由于在滤波过程中需要对于参量的后验概率密度进行数值解算,为提高解算精度,运用5阶球面-径向准则进行计算。仿真实验表明,在方位角为大失准角的条件下,该算法可以有效保证较高的滤波精度,并且在噪声未知的情况下,滤波器保证很好的鲁棒性。     

行进间粗对准误差分析方法

针对载体行进间粗对准过程中,粗对准失准角受到多方面因素的影响,提出了载体行进间粗对准误差分析方法。该方法在分析基于惯性系行进间粗对准方法的基础上,以里程计作为辅助测量手段,通过微分扰动法,详细分析了载体行驶速度、晃动角速度、加速度计零位偏差和陀螺常值漂移误差与粗对准失准角之间的关系,建立了误差方程。仿真实验表明,惯性系的粗对准误差失准角主要受到对准过程中载体运动速度和惯性器件精度的影响,并且当载体静止时,通过本方法分析的误差结果和解析粗对准分析的误差结果有着相同的极限精度,证明了分析方法的可行性。     

SINS动基座对准中H_∞滤波器的参数优化方法

在SINS动基座对准中,H_∞滤波算法比Kalman滤波算法具有更好的抗扰动能力。针对H_∞滤波器的参数优化问题,首先在推导H_∞滤波算法鲁棒机理的基础上,分析了滤波参数对系统状态收敛速度和滤波稳定性的影响,然后引入多模型估计理论进一步优化H_∞滤波参数。经过仿真试验,该参数优化方法是提高SINS动基座对准H_∞滤波器估计效果的有效手段。     

基于RFID的车载定位定向技术研究与应用

针对GPS拒止环境下导弹发射车车载定位定向技术发展问题,提出一种基于射频识别(RFID)辅助捷联惯导(SINS)/里程计(OD)组合导航的方案。设计了发射车行进间利用RFID进行定位的多种方式,分析了实际使用的相关问题,并将其应用在较为成熟的SINS/OD模式中,建立SINS/OD/RFID模型,进行了行进间初始对准的方法探究,为战车定位定向发展提供一种新角度新辅助方式。     

粒子滤波在捷联惯导系统非线性对准中的应用

首先建立了捷联惯导系统(SINS)的误差模型,接着介绍了粒子滤波的基本原理和算法,并对SINS误差模型进行了理论分析.然后基于非线性SINS误差模型的特点和实时性要求,采用了粒子滤波和卡尔曼滤波相结合的方法对SINS进行非线性对准.最后,计算机仿真结果表明了该方法的有效性,满足对准精度要求.     

里程计辅助的 SINS 行进间对准方法

为实现车载捷联惯导系统在行驶条件下的初始对准,提高车载武器系统的机动能力,提出一种里程计辅 助的捷联惯导系统行进间自主式对准方法。通过推导载体坐标系下的速度积分方程,利用姿态矩阵的链式法则,将 惯导初始对准转化为初始姿态的最优确定问题,进而采用 QUEST 算法求取初始姿态矩阵,并给出了算法的离散化递 推模型,实现了导航前一刻的行进间自主对准。仿真结果表明：该算法在无需任何先验姿态信息的条件下,能实现 捷联惯导系统的行进间快速高精度对准。     

大航向误差下动基座初始对准方法

针对大航向误差下捷联惯性导航系统(SINS)动基座初始对准问题,以方位失准角的三角函数作为状态变量进行建模,在指北方位坐标系下推导了系统的误差方程,并利用GPS提供的导航位置信息作为参考量,分别建立了粗对准和精对准的滤波模型。在粗对准完成后,失准角收敛至小角度范围,可利用经典的小角度惯导误差方程进一步进行精对准,提高精度。最后,动基座条件下的仿真结果表明了在较大的方位失准角下,系统各状态量的粗对准滤波精度可达到10-2量级甚至更高,且具有较快的收敛速度,验证了所提方案的正确性和有效性。     

弹道导弹捷联惯导/卫星系统/天文系统组合导航研究

捷联惯导/卫星系统/天文系统(SINS/GNSS/CNS)实现了优势互补,是提高弹道导弹命中精度的一种重要导航方法.设计基于UD-UKF滤波的组合导航系统无重置联邦滤波器,在发射惯性坐标系下建立sINS/GNSs/CNs组合导航的数学模型,对比分析SINS/CNS、SINS/GNSS及SINS/GNSS/CNS对惯导参...     

基于容积卡尔曼滤波的全捷联制导信息估计算法

针对全捷联制导弹药视线角不能直接测量的问题,提出基于容积卡尔曼滤波(Cubature Kalman Filter,CKF)的全捷联制导信息估计算法。该算法根据制导弹药弹道特性以及弹目相对运动特性,建立弹体运动模型及弹目视线模型作为状态模型;利用弹体与目标的几何关系以及坐标系间的转换关系得到的惯性系下的弹目视线角度,建立量测模型;针对所建立模型非线性程度较高的特点,采用容积卡尔曼滤波的方法对弹体姿态角以及弹目视线角进行滤波估计。建立数字仿真模型进行验证,实验结果表明,该算法能够满足制导信息精度的要求,并且具有一定的稳定性。     

基于不同坐标系下速度量测的捷联惯导系统晃动基座对准研究

为解决晃动基座下杆臂效应对捷联惯导系统对准的不利影响问题,以捷联惯导系统解算速度与杆臂速度之间的差值作为量测量,扩充杆臂长度误差为系统状态量,分别推导建立导航系和机体系下的量测方程,构成两种对准模型。分析两种对准模型的特点,指出导航系下对准模型仅适用于能够获得一定精度杆臂长度的情形。在此基础上,提出滤波参数反馈修正的滤波方法,以提高对准模型的适应性和对准精度。仿真实验验证了两种对准模型的正确性和滤波参数反馈修正滤波方法的有效性。     

发射系下SINS/GPS 组合导航系统的算法研究

基于地理坐标系下的传统捷联惯性导航系统无法直接获取发射系下的导航参数,难以满足空天飞行器等高轨道飞行器对高精度、高可靠性导航系统的需求,研究了发射系下捷联惯性导航算法.搭建了基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的SINS/GPS组合导航模型,传感器获取的导航量测信息直接在发射系下进行捷联惯导解算,为飞行器等提供位置、姿态等信息.采用STM32、XSENS惯性器件和GPS接收机构建相应的算法验证平台.实验结果表明:发射系下的SINS/GPS组合导航系统能提供较高的导航精度,从而验证了发射系下的SINS/GPS组合导航系统算法的正确性与合理性.     

基于逆向导航算法的捷联式惯性导航系统改进优化对准方法

快速性和精度是捷联式惯性导航系统动基座初始对准的重要指标。优化对准方法（OAM）在短时间内难以获取足够多的观测信息,导致对准性能降低。针对此问题,提出一种基于逆向导航算法的改进动基座初始粗对准（IMCA）方法。通过逆向导航算法对存储的陀螺仪和加速度计数据进行虚拟延长并加以反复利用,扩展积分区间长度,以构建新的观测矢量、实现对准精度的提升。推导了载体坐标系下的OAM,分析了观测矢量包含的信息量对姿态确定精度的影响。基于车载实测数据,分别利用OAM和IMCA方法进行动基座初始对准试验,结果表明：相比于OAM,IMCA方法可在相同条件下实现更高精度的初始对准;IMCA方法应用在载体坐标系下动基座初始对准中是可行、有效的。     

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求,更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的方法,推导并建立了舰载武器捷联惯导系统（SINS）的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差,以提高姿态解算时的快速性和精度,选用速度加姿态作为量测量,以提高系统的可观测性,采用奇异值分解（SVD）方法解决了方差阵的病态问题,以确保算法的鲁棒性,仿真结果表明,该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,而且能够有效提高传递对准的精度和快速性,其计算精度和对准时间满足系统设计要求。     

基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航算法

针对传统指北方位的惯性导航力学编排在高纬度地区因地理经线快速收敛,建立相对于经线的航向越来越困难,以及在地理极点存在奇异值等问题,结合自主水下航行器在导航过程中对自主性、导航精度等需要,提出了基于横坐标系的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪极区组合导航方案。给出了横地球坐标系、横地理坐标系等定义以及与常规导航坐标系的转换关系;通过类比常用的指北方位惯性导航力学编排推导了基于横坐标系的惯性导航力学编排;设计了适用于极区的捷联惯性导航系统/多普勒速度仪组合导航卡尔曼滤波算法;对设计的组合导航系统进行了仿真分析。结果表明,该导航方案能有效抑制方位失准角的增长,导航定位精度可满足自主水下航行器极区导航的要求。     

潜射导弹捷联惯导系统传递对准技术研究

随着现代战争的发展,潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量,快速而准确地在潜艇上对其捷联惯导系统进行传递对准,成为潜射导弹的一项关键技术。该文通过研究主、子惯导之间产生的固定安装误差角和挠曲变形角,运用鲁棒滤波技术,采用＂角速度＋加速度＂匹配的传递对准方法进行了建模和仿真。结果表明,该技术可以实现潜射导弹捷联惯导系统的快速高精度对准,而潜艇不必做其他机动,为导弹快速高精度初始对准提供了一定的理论依据。     

传递对准中主惯导数据延时的LCKF算法研究

瞄准吊舱进行传递对准时,主惯导数据到达吊舱惯导系统存在延时,影响滤波收敛速度和估计精度。文中提出了一种基于延时卡尔曼滤波的主惯导数据延时补偿算法(LCKF算法),将时间基准统一到主惯导数据时刻进行卡尔曼滤波,修正子惯导姿态信息,再利用子惯导的实时IMU数据进行捷联更新,获得子惯导当前时刻的姿态信息。基于比力积分匹配传递对准,对LCKF算法进行仿真,结果表明该方法明显提高了传递对准收敛速度和估计精度。     

简化UKF在SINS摇摆基座上的初始对准

大方位失准角情况下,捷联惯导系统(SINS)误差方程是非线性的,传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)会产生线性化误差,影响初始对准精度.为了减少滤波计算量,将一种简化的UKF(RBAUKF)方法应用于SINS初始对准,采用较少的采样点数目和简化的滤波更新算法,避免了对非线性方程的线性化.仿真结果表明,RBAUKF与EKF相比,可在较短时间内完成初始对准,具有更高的精度.     

舰船提联航姿系统自主粗对准仿真与实验研究

对舰船光纤捷联航姿系统的粗对准技术进行研究,列出3种粗对准方法：传统的解析式粗对准、二阶调平方位估算和凝固解析式粗对准,给出了其推导过程,第3种方法的最大特点是基于重力加速度信息在惯性坐标系内积分得到姿态矩阵。完成了大量的仿真工作,进行了静基座、摇摆基座的仿真与分析,并将后两种方法嵌入到实际的光纤捷联系统中,进行了系泊实船试验,从工程应用的角度对其进行了验证。实验证明凝固解析式方法可以有效地实现舰船在摇摆晃动基座下的粗对准,完全可以在其基础上进行精对准。