捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展

捷联式惯性导航系统工具误差模型及处理技术的研究在近年来取得了很大进展,相继出现了一些新理论、新方法、新技术。首先详细介绍了捷联式惯导系统主要误差源——元件误差的误差模型及标定方法,然后对捷联式惯导系统误差传播模型的研究以及误差补偿方法进行了归纳和总结,最后提出了今后捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术的主要研究方向。     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。     

组合导航系统误差模型建模方法研究

以地空导弹上采用的简易捷联惯性导航系统为基础,利用遥测数据和光测数据,建立了SINS敏感元件误差模型、失调角状态模型、位置和速度误差方程,由此构成了简易SINS/OS组合导航系统的状态方程和观测方程.据此可以进行卡尔曼滤波,以估计该简易捷联惯性导航系统的误差,然后利用这些误差的估计值去修正简易捷联惯性导航系统,实现减少导航参数的误差,提高导航精度的目的.     

速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究

针对采用惯性制导的弹道导弹,开展速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究.给出速率捷联惯导系统的测量模型和工具误差模型,推导了加速度计和陀螺仪的工具误差补偿公式,并进行了仿真计算.根据仿真结果,分析了各工具误差系数偏差对导弹落点精度的影响,证明了补偿算法的有效性,为捷联惯导系统工具误差补偿和提高弹道导弹制导精度提供理论依据.     

弹道导弹捷联惯性／星光复合制导系统模型研究

推导了星光制导量测信息修正捷联惯性制导系统姿态角误差的机理,讨论了复合制导系统的主要误差,建立了全捷联工作模式的惯性/星光复合制导系统误差模型.针对捷联惯性制导系统的初始位置误差、时准误差及惯性元器件漂移所造成的制导误差,提出了一种适用于弹道导弹的星光修正捷联惯性的复合制导方案.仿真结果表明,当弹道导弹飞出大气层后,利用星体跟踪器获得的精确弹体三轴姿态信息调正捷联惯性制导系统的方案是合理、可行的,这种自主复合制导系统能够满足弹道导弹高精度的制导要求.     

捷联惯性导航系统加速度计误差建模与标定补偿

研究了车载筒装导弹状态下捷联惯性导航系统加速度计误差系数标定问题。首先对加速度计进行了误差分析,在此基础上推导了误差模型,提出了以车的机动作为激励方式,设计了一种不开箱标定方法。仿真结果表明,该误差模型正确且标定方法能够对误差进行补偿,从而提高导航精度。     

惯性导航系统动基座对准对舰舰导弹捕捉概率的影响

采用惯性导航系统的舰舰导弹作为海战场最重要的攻击武器,能否快速准确地在舰艇上对导弹捷联惯性导航系统进行初始对准,是影响舰舰导弹捕捉概率的重要因素。动基座对准误差导弹捷联惯性导航系统作为的初始误差,会随着工作时间增长不断累加,导致末制导雷达开机时导弹散布误差和航向误差角不断增大,将致使末制导雷达的捕捉概率下降。基于动基座初始对准误差对导弹飞行控制误差的影响,以目标位置误差圆分布为基础,建立舰舰导弹捕捉概率计算模型,通过不同条件的参数设置,仿真计算出某型舰舰导弹动基座初始对准误差对目标捕捉概率的影响。结果表明捕捉概率近似线性下降,下降值约为静基座对准时的4.2%~6.5%.     

一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法

为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元（IMU）误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。     

激光陀螺组合的静态误差标定方法研究

为了提高激光捷联惯性导航系统的导航精度,对惯性器件误差进行了原理上的分析和说明,并针对由国内某型激光陀螺组合器件进行了误差分析.在此基础上建立了精确数学模型,提出了一种简易的且具有较高精度的误差模型参数静态标定方法,给出了计算误差模型参数的数学推导过程和解析表达式.     

旋转光纤捷联惯性导航系统的误差调制分析

提出一种带连续稳定旋转平台的新型光纤捷联惯性导航系统,旨在提高系统导航精度的同时。不增加惯导系统的成本。研究该惯导系统的组成结构和工作原理。分析旋转光纤捷联惯性导航系统误差调制过程,最后对整套惯性导航系统进行仿真。仿真结果表明,改进后的旋转光纤捷联惯性导航方案能够使惯性导航系统的精度提高一个数量级左右而不增加成本,因此具有重要的工程应用价值。     

Research on SINS Error Recursive Model of Ballistic Missile

The strap-down inertial navigation system (SINS) error of ballistic missile is generated by the mutual influence of gyroscope and accelerometer, and the recursive model is completely different from that of gimbaled INS. In the paper, a discrete error recursive model was obtained by studying the applied SINS error model of ballistic missile, and the discrete Kalman filtering simulation based on the model was carried out. The simulated results show that the model can depict the SINS error exactly and provide the advantages for research on integrated guidance and improved hit accuracy.     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

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...     

弹道导弹SINS空中在线标定方法

从工程应用的角度出发,利用高精度的GPS信息,研究了一种弹道导弹捷联惯导系统（SINS）空中在线标定方法,建立了发射点惯性系下SINS的误差模型,应用分段线性定常系统（PWCS）的可观测性分析理论和奇异值方法,定量地研究了系统状态变量的可观测度。针对SINS初始失准角及惯性器件误差所造成的导航误差,利用弹载GPS得到的速度和位置量测信息,通过最优估计的方法标定出SINS的导航误差,并采用误差状态转移算法反推初始平台失准角,从而为导弹的后续飞行提供精确的惯性器件误差系数和姿态基准。通过仿真验证了弹道导弹SINS空中在线标定方法的正确性和可行性。     

弹道导弹轨迹发生器的设计

用于捷联惯导的弹道导弹轨迹发生器设计,包括动力学方程的建立和发射点惯性坐标系下的轨迹参数确定.后者又包含发射点惯性系下速度、位置、姿态角、比力速据及角速度的确定.针对误差公式推导复杂的特点,用导航仿真对其输出的角速率和比力值进行精度估计,验证了该设计的正确性.     

空基激光陀螺捷联惯导系统导航精度的分析与研究

从现代导弹的实际情况出发, 通过对空基激光陀螺捷联惯导系统导航工作原理的分析, 总结了空基激光陀螺捷联惯导系统导航误差产生的原因, 归纳了激光陀螺和加速度计的误差模型和补偿.     

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。     

低速滚转弹道导弹运动模型及变结构姿态控制系统设计

滚转是弹道导弹的一种新的突防手段,在主动段进行滚动飞行,可以减少强激光照射的驻留时间,有效对抗激光反导。导弹滚转会导致控制耦合、惯性耦合和气动耦合,特别由于采用力矢量合成的操纵方式,俯仰和偏航运动不能独立处理。介绍了滚转弹道导弹的推力矢量控制方式和运动模型,设计了一种具有鲁棒性能的变结构姿态控制系统,得到了有益的结论。     

战术弹道导弹SINS/GPS组合制导研究

研究了如何在战术弹道导弹 SINS上添加 GPS实现组合制导 .系统分析了战术弹道导弹 SINS/ GPS的不同组合模式及相应的数学模型 .分析了传统的卡尔曼滤波器算法的自身缺陷 ,设计了具有自动跟踪噪声统计性能的自适应卡尔曼滤波器 ,这种算法可以部分消除由于噪声统计性能的不确定性而对卡尔曼滤波器产生的不良影响 ,提高卡尔曼滤波器的滤波性能 .针对传统的卡尔曼滤波算法计算量大的缺点 ,将大系统分为若干个子系统 ,推导出了逐次正交化分布式卡尔曼滤波器算法 ,既保证了精度 ,又大大减少了计算量 .还分析了战术弹道导弹 SINS/ GPS组合制导的引入时机、制导方案的选择、对 SINS的校正方法 ,最后确定出了最可行的制导和校正方案     

空空导弹捷联惯导系统极区导航算法设计

随着极区经济利益和战略意义日益凸显,空空导弹在极区作战的需求逐渐清晰。分析了捷联惯导系统指北导航算法极区工作时存在的计算溢出问题,提出了一种适应于空空导弹捷联惯导系统的基于惯性凝固格网坐标系的导航算法和传递对准算法,并设计了载机火控系统极区导航算法。数学仿真结果表明,经过载机的摇翼机动,该算法能使空空导弹捷联惯导系统的对准误差快速降低到4’以下,可以实现极区导航。