弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法

提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补偿。设计趋于一般运动状态的路径对上述方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法可以实现对星敏感器安装误差及惯性器件误差的估计,其中安装误差估计精度优于0.1',陀螺漂移估计精度优于0.01°/h,加速度计零偏估计精度优于20μg。     

基于UKF的光纤惯导误差在线估计

为利用星光观测在线估计弹载光纤陀螺捷联惯导(FSINS)的陀螺零偏、标度因数和安装误差,并依据估计结果对导航参数进行补偿,设计了基于旋转弹体的FSINS误差分离方法,推导了误差估计的状态方程和观测方程,设计了UKF滤波器,并在星光姿态确定的不同动态误差条件下进行了仿真,结果显示该方法能较好的估计陀螺零偏常值漂移、标度因数误差和安装误差,表明了方法的正确性,也说明了误差估计效果与星敏感器姿态确定精度的关系。     

信息融合在捷联航姿系统中的应用

在捷联式航姿系统的软件算法设计过程中,为了减小航姿解算过程中因陀螺漂移等因素造成的随时间推移而积累的姿态误差,采用了基于磁罗盘、加速度计和速率陀螺三种传感器的信息融合技术,从而实现了对姿态积累误差的不定时修正.对基于该融合算法的捷联航姿系统进行了多次静态试验和跑车试验,并以国外某型高精度光纤/GPS组合系统为基准进行了精度考核,试验结果表明设计的航姿系统动态姿态精度为±1.0°,从而验证了融合算法的有效性.     

较大幅度摇摆条件下舰船捷联惯导自对准研究

研究摇摆基座上捷联惯性导航系统的初始对准技术.提出了对加速度计输出进行分析并对其进行积分的方法,来抑制干扰的影响.通过最小二乘法估计初始失准角与陀螺常值漂移,从而运用姿态误差角方程推算出相应时刻的失准角.仿真结果表明该方法切实有效.     

基于姿态四元数的SINS/星敏感器组合导航方法

分析了一种星敏感器多矢量定姿原理,在考虑了惯性元器件误差及星敏感器误差的基础上,建立了SINS/星敏感器组合导航系统模型;以模拟的实时星敏感器测量信息为基础,通过将SINS确定的载体相对惯性空间的四元数姿态信息与星敏感器输出的高精度四元数姿态信息进行信息融合,实时估计出陀螺漂移量及失准角并对SINS进行在线修正,从而达到保证SINS高精度导航的目的。最后,通过仿真验证表明了这种SINS/CNS组合反馈校正方案的可行性和有效性。     

一种星敏感器与捷联惯导高精度安装误差标定方法

针对高精度标校星敏感器和捷联惯导之间安装误差问题,捷联惯导和星敏感器均能输出相对惯性空间四元数的特点,提出了一种基于误差四元数与角速度测量值的算法,建立星敏感器和捷联惯导的安装误差模型和系统观测模型．采用“粗校准＋精校准”的两次估计滤波方法,最终达到提高姿态确定精度的目的。仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。     

导弹用捷联惯导系统加速度计零偏误差校准方案研究

分析了加速度计误差对惯导系统精度的影响,并根据方位机动能够提高捷联惯导系统加速度计零偏误差的可观性原理,对准确估计加速度计零偏误差所需的方位角变化量进行了大量的分析和仿真,得出了适用于捷联惯导系统的加速度计零偏误差校准方案.该方案不需拆弹、不需使用转台,即可对加速度计零偏误差进行校准,有助于缓解目前捷联惯导系统长期稳定性与延长惯导系统不标定使用年限的实际需求之间的矛盾,具有重要的工程意义.本文还介绍了具体的工程实现方案,并对仿真和试验结果进行了介绍和分析,给出了仿真和试验曲线.     

导弹用捷联惯导系统加速度计零偏误差校准方案研究

分析了加速度计误差对惯导系统精度的影响，并根据方位机动能够提高捷联惯导系统加速度计零偏误差的可观性原理，对准确估计加速度计零偏误差所需的方位角变化量进行了大量的分析和仿真，得出了适用干捷联惯导系统的加速度计零偏误差校准方案。该方案不需拆弹、不需使用转台，即可对加速度计零偏误差进行校准，有助于缓解目前捷联惯导系统长期稳定性与延长惯导系统不标定使用年限的实际需求之间的矛盾，具有重要的工程意义。本文还介绍了具体的工程实现方案，并对仿真和试验结果进行了介绍和分析，给出了仿真和试验曲线。     

基于比对的捷联惯性测量组合不拆弹标定方法

安装在导弹中的捷联惯性测量组合(简称SIMU)随着时间推移陀螺和加速度计误差参数会发生变化,从而导致性能降低。针对拆弹标定工作量大、成本高的问题,提出一种工程上简单实用的不拆弹状态下对捷联惯性测量组合进行误差标定的方法。该方法将高精度捷联惯性导航系统固连在待标定弹上,作为基准,采用类似传递对准的方法,利用大维数卡尔曼滤波对陀螺和加速度计的各项误差进行估计。试验结果表明:该方法能够使SIMU的精度提高到陀螺误差小于6.0(°)/h,加速度计误差小于1 000μg,具有较高的工程实用价值。     

利用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法

研究了陀螺仪在轨标定问题,提出了一种用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法。用星敏感器的姿态输出对陀螺仪的误差系数进行估计,将星敏感器测出的姿态角解算的导航角速率引入到惯导系统的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦。根据系统的姿态误差方程,以陀螺仪的误差系数为状态参数,构造系统状态方程和量测方程,进行平方根滤波估计。推导了基于平方根滤波的标定算法。仿真结果表明,提出的在轨标定方法在适当的机动条件下,能够以较高的精度标定出陀螺仪的误差系数。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。     

双位置初始对准技术在车载捷联惯导系统中的应用研究

针对车载捷联惯导系统的特点, 采用双位置初始对准的技术方案实现其初始对准.重点介绍了双位置初始对准及陀螺测漂的基本原理, 进行了大量的实验研究, 并采用改良卡尔曼滤波算法进行实验数据的处理.实验结果表明, 双位置对准方案消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对对准精度的影响, 提高了对准精度, 并且在对准的同时标定出陀螺常值漂移和加速度计零偏, 在导航状态给以补偿, 有效地提高了导航定位精度.     

石英振梁加速度计的小波神经网络温度补偿研究

捷联惯导系统中使用的石英振梁加速度计随温度输出漂移比较显著,通过理论分析和试验研究了其静态定点温度特性,提出了在处理受温度影响的加速度计数据时建立基于梯度下降学习算法的小波神经网络模型,并对其进行补偿。通过惯导系统初始对准实验结果表明,该方法与传统的最小二乘法相比,小波神经网络的非线性逼近能力更强,曲线拟合精度更高,能有效补偿加速度计的温度漂移,降低惯导系统初始对准后的姿态解算误差。     

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差系数标定研究

惯性器件标定一般都必须对北和调平,以消除地速及重力加速度的影响,但是不适合在靶场及其他野外环境下采用.根据激光捷联惯导系统的误差方程,在激光捷联惯性组合不指北、不调平情况下,通过十位置的标定方法,抵消掉地速及重力加速度的影响,从而得出加速度计的误差系数和陀螺的零偏.最后对实验精度进行了论证,认为此方法可以满足激光陀螺捷联系统的性能要求.本方案利用最少的测试位置,得到了所有需要的信息,利用率高.     

两轴地磁信号修正的陀螺姿态算法

目前捷联式惯导系统是惯性技术的发展方向,姿态算法是捷联惯导系统算法中的一个重要组成部分,其精度直接影响弹体姿态控制能力,为此文中提出了一种采用三轴MEMS陀螺进行姿态探测,并用两轴地磁信号解算出的滚转角修正陀螺累计误差的方案,仿真分析了地磁陀螺信号组合测姿算法。结果表明:该方案相对于单纯陀螺信号解算姿态角精度高,可用于改善测姿结果。     

辅助信息源短时失效下的捷联惯性基组合导航算法

捷联惯性基组合导航中,辅助信息源短时失效会导致组合精度降低,对此提出高斯过程回归辅助捷联惯性基组合导航算法。该方法利用经过组合导航闭环校正的捷联惯性导航系统速度输出作为高斯过程回归的训练输入集,辅助信息源的速度输出作为训练输出集,在未发生失效时对高斯过程回归进行训练,辅助信息源失效时利用高斯过程回归预测辅助信息源输出以实现组合滤波量测更新。在实测实验中,利用低精度微机电系统/全球定位系统组合车载数据,比较所提算法与传统算法在失效情况下姿态、位置和陀螺常值漂移估计效果。结果显示：在60 s的短时失效情况下,所提算法纵摇、横摇、位置估计效果提高90%左右,航向估计提高70.7%,东向、北向陀螺漂移估计分别提高10.3%,10.8%,证明所提算法可以有效地解决组合导航中辅助信息源短时失效问题。     

捷联式陀螺寻北仪误差分析与试验研究

对产生捷联式挠性陀蚴寻北仪误差的主要因素进行了分析。试验结果表明：水平姿态角较 ,与重力加速度的一次项有关的陀螺漂移是产生建立经误差的主要原因之一。应用椭圆低通滤波器对陀螺仪输出信号进行处理,能较好地减小基座扰动对寻北精度的影响。     

光纤惯组温度补偿模型和测试技术研究

光纤惯性导航系统中的光纤陀螺和石英加速度计的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。现在工程上采用的温控技术虽然保证了光纤陀螺工作环境温度的稳定,但其需要在陀螺内增加温控设置,并对设置的温度控制性能提出了较高的要求,这样必定会增加光纤陀螺的体积、质量和成本,同时温控精度也受到制约。提出了一种基于光纤惯性测量组合的温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪和加速度计的零偏和标度因数进行了温度补偿。试验验证,提出的温度模型准确有效,有利于补偿因温度变化引起的加速度计和陀螺仪的零偏和标度因数影响,达到提高惯性导航系统的导航精度的目的。