基于SINS的杆臂效应误差补偿方法研究

针对捷联惯性导航系统（SINS）中杆臂效应误差补偿的实时性问题,提出一种新的杆臂效应误差补偿方法.将杆臂长度扩充为系统的状态变量,通过实时估计杆臂长度来补偿杆臂效应误差;分析了杆臂误差效应产生的原因,并对该方案进行了理论推导、分析和仿真.与传统杆臂效应误差补偿法相比,所提出的方法不仅能准确实时地估计出杆臂长度,而且能有效地提高惯导系统的对准精度.     

GPS/SINS/Odometer组合导航系统的研究

针对全球定位系统(GPS)和捷联惯性导航系统(SINS)组成的车载导航系统在GPS失效时精度会快速下降的问题,提出了GPS/SINS/Odometer(里程计)组合导航定位系统,采用联邦卡尔曼滤波对SINS进行误差估计并作反馈校正。当GPS无效时,就可以使用里程计辅助SINS。实验结果表明,在GPS失效的时间段内,该组合系统可以有效地抑制SINS的误差发散,并将其误差限制在较低的水平,保证了组合导航系统的精度与可靠性。     

基于GPS/SINS/里程计的车载组合导航研究

GPS/SINS组合导航系统虽然能很好地解决惯导系统的误差累积问题,但当GPS信号失效时,GPS/SINS组合导航系统不能正常工作或导航能力急剧降低。为提高车载松组合导航系统的精度和完整性,提出在GPS失效时采用OD(里程计)辅助SINS实现导航,推导出所需的GPS/SINS组合导航滤波方程和OD/SINS组合导航滤波方程,并进行地面车载试验。实验结果显示在GPS短时失效时,OD/SINS组合导航具有较高导航精度。     

军用车载简易捷联惯导/GPS组合导航系统研究

利用惯性测量组件（IMU）和GPS－OEM板，研究军用车载简易SINS／BPS组合导航系统的实现。对简易捷联惯导／GPS组合导航系统的原理、硬件组成和软件构成进行了具体的分析，表明组合导航系统在精度和可靠性两方面，较单一的导航系统都有明显的改善和提高，能够满足陆地军用车载导航的要求。     

杆臂效应与挠曲变形一体化误差补偿技术研究

针对舰载机捷联惯导系统（Strapdown Inertial Navigation System,SINS）传递对准技术中存在挠性杆臂效应问题,提出一种采用误差模型一体化的补偿方案。建立了杆臂效应与挠曲变形的一体化误差模型,分析了线性量测方程下的简化非线性卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter,UKF）算法,将其应用在杆臂效应与挠曲变形的一体化误差补偿技术中。模拟海浪干扰下舰船的三轴摇摆动态仿真环境,利用仿真结果验证了一体化误差补偿方案可行性。     

捷联惯导加速度计内杆臂误差分析与补偿

针对捷联惯导系统内杆臂误差的估计和补偿问题,提出了一种角度随正弦规律变化的旋转方案。通过推导内杆臂误差与载体角速度和角加速度之间的关系,分析内杆臂误差对捷联惯导系统的影响,基于内杆臂误差模型设计正弦旋转的标定路径,采用分段线性定常系统(PWCS)和奇异值分解(SVD)的方法对系统进行可观测性分析,设计卡尔曼滤波器对内杆臂误差进行估计。仿真结果表明:本文设计的正弦旋转方案使得9个内杆臂误差完全可观,在相同的摇摆频率下,摇摆幅值越大,内杆臂误差的估计精度越高,与两轴联动式误差激励方式相比,滤波估计时间减少50%以上。     

采煤机捷联惯导系统杆臂效应误差补偿方法研究

针对杆臂效应误差力学补偿方法无法实时求出角加速度信息的问题,在分析采煤机捷联惯导定位系统杆臂效应产生原因的基础上,提出了一种改进的杆臂效应误差补偿方法。该方法利用导航坐标系下不同时刻重力加速度分量相同的原理求出杆臂长度;然后利用角速度求出载体坐标系相对于导航坐标系的角加速度;最后通过杆臂效应误差公式求出测量加速度的误差,从而对加速度输出进行补偿。仿真结果表明,该补偿方法能够有效提高采煤机捷联惯导定位系统的精度,能有效补偿采煤机的位置误差,消除累积误差的影响,相对于补偿前采煤机x方向和y方向的定位精度分别提高了5.1%和23.6%。     

履带装甲车辆里程计刻度系数在线辨识方法研究

在履带装甲车辆SINS/OD组合导航系统中,里程计的刻度系数对导航结果的精确性有着至关重要的影响。为满足作战部队对履带装甲车辆快速、机动的标定要求,提高SINS/OD车载组合导航系统的导航精度,首先对里程计与惯导系统之间的安装误差角进行了标定。将变遗忘因子最小二乘法与限定记忆最小二乘法相结合,利用GPS的量测速度对里程计刻度系数进行了在线辨识。为检验辨识方法的可靠性,进行了实车实验,利用辨识结果进行了航位推算,并与GPS的定位结果进行了对比。实车实验表明,该辨识方法可以得到较高精度的定位结果,对于车体运动状态及行车路况发生变化等情况具有较强的跟踪性能;对标定路段的路况要求较低,具有很好的工程应用价值,符合作战部队的实际需求。     

基于捷联惯导系统的杆臂效应误差分析

随着捷联惯导系统的发展,对惯性导航精度和快速性的要求越来越高。而快速性主要取决于初始对准时间。传统的初始对准方法具有一定的局限性,而传递对准是一种新型的、快速的初始对准方法。主要分析了传递对准方法中的速度匹配方法,在此基础上推导了杆臂效应的基本原理。最后通过仿真得到,存在杆臂效应时,航向失准角估计误差稳态值为-0.5°;通过实船实验得到,存在杆臂效应时,俯仰、横滚和航向角的失准角估计误差分别为-0.22°,-0.37°,-0.35°,从而验证了杆臂效应误差对失准角的影响。     

间接Kalman滤波器在航天器CNS/SINS组合导航中的应用

为了利用最优估计法实现捷联惯导系统和天文导航系统的组合,讨论了捷联惯导和天文导航两子系统的组合方式,初步建立了针对Kalman滤波的组合导航模型,在此基础上对比了直接法Kalman滤波和间接法Kalman滤波,并采用反馈校正法针对即得模型设计了间接Kalman滤波器.分析仿真结果表明,间接Kalman滤波器能较好实现两个子系统的组合,使两系统间的信息相互渗透,起到性能互补的作用.     

改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载SINS/Odometer速度量测和位置量测组合导航算法的潜在缺陷,提出了改进量测算法.在分析里程计输出误差模型的基础上,将里程计标度因数误差和惯导系统安装偏差均列入状态变量,并将1 s内惯导位置增量和航位推算位置增量之差作为量测值进行组合导航.车载试验使用精度为0.02°/h的激光陀螺捷联惯导系统,采用该算法后行驶54 km,定位精度可达行驶里程的0.08％.离线分析进一步证实,改进算法可以快速估计出各项传感器误差、安装偏差和初始对准误差,从而保证系统的定位和定向精度.     

惯导/里程仪组合导航系统算法研究

惯导系统误差随着导航时间而增长,而里程仪测量误差一般随着运载体行驶距离而增加,惯导系统和里程仪具有互补性,推导了简化的惯导/里程仪组合导航系统的卡尔曼滤波方程,研究了里程仪刻度系数误差校正的方法,并提出了里程仪打滑和滑行故障的判断准则,仿真结果表明：经过里程仪刻度系数校正后,组合导航系统能有效提高定位精度,并且具备一定的容错能力.     

基于捷联惯导/里程计的车载高精度定位定向方法研究

研究了一种基于捷联惯导系统和里程计进行车载高精度定位定向的方法;采用里程计与捷联惯导中的陀螺仪构成航位推算系统,建立了航位推算系统的误差模型;为了增强航位推算姿态误差的估计效果,将载车姿态与位置信息一起作为量测,构建组合定位定向的量测方程;采用Sage-Husa自适应滤波设计捷联惯导/里程计组合定位定向算法,以增强算法对外界环境和载车机动的鲁棒性;仿真结果表明,基于捷联惯导/里程计的车载定位定向方法能够达到±20.4m(3σ)的定位精度,航向精度达到±3.1′(3σ),水平姿态精度达到±0.6′(3σ)。     

导航算法对捷联惯导系统精度的影响分析

导航算法精度的高低直接影响着捷联惯导系统的性能。在惯性元件输出为增量形式的条件下对捷联惯导系统姿态更新、速度更新和位置更新算法进行分析。仿真实验得出:在影响导航精度的因素中,姿态更新算法最大,速度更新算法和位置更新算法次之。为导航算法的研究提供一定的借鉴。     

A Filtering Approach Based on MMAE for a SINS/CNS Integrated Navigation System

This paper explores multiple model adaptive estimation (MMAE) method, and with it, proposes a novel filtering algorithm. The proposed algorithm is an improved Kalman filter-multiple model adaptive estimation unscented Kalman filter (MMAE-UKF) rather than conventional Kalman filter methods, like the extended Kalman filter (EKF) and the unscented Kalman filter (UKF). UKF is used as a subfilter to obtain the system state estimate in the MMAE method. Single model filter has poor adaptability with uncertain or unknown system parameters, which the improved filtering method can overcome. Meanwhile, this algorithm is used for integrated navigation system of strapdown inertial navigation system (SINS) and celestial navigation system (CNS) by a ballistic missile's motion. The simulation results indicate that the proposed filtering algorithm has better navigation precision, can achieve optimal estimation of system state, and can be more flexible at the cost of increased computational burden.      

应用于机载SAR运动补偿的SINS/GPS组合导航系统设计

针对机载SAR运动补偿的需求,以DSP为处理器设计了一套SINS/GPS组合导航系统。使用强跟踪卡尔曼滤波算法估计系统误差,利用闭环校正法进行修正,实现了SINS/GPS的数据融合。通过Matlab仿真和跑车实验验证了系统设计的可行性和有效性。该系统具有低成本、实时性和同步于SAR雷达PRF信号的优点。     

DSS/SINS组合导航实时滤波仿真

北斗双星定位系统的定位原理决定了其存在导航定位实时性较差的缺点。为了解决双星定位实时性差的问题,提出了一种新的北斗双星／SINS组合导航实时滤波方法,即对双星定位的静态误差进行建模,将静态误差模型作为其动态误差的残差模型与双星定位时间延迟随机常数一起扩充为组合导航滤波器的状态变量,然后对北斗双星／SINS组合导航系统进行状态估计的滤波方法。通过计算机仿真,结果表明该实时滤波方法能够更好地解决北斗双星／SINS组合导航在实际工程应用中定位实时性较差的缺点,从而提高了组合系统的导航精度,对北斗双星／SINS组合导航系统的实际应用有重要的参考价值。     

长航时捷联惯导重力扰动影响及补偿

从捷联惯导系统导航解算出发,分析了重力扰动矢量对捷联惯导误差的影响,并根据非均匀B样条最小二乘法,对局部区域内的重力扰动进行二维逼近,建立重力扰动模型,进而对捷联惯导系统进行补偿。仿真结果表明,非均匀B样条建模方法具有很好的精度,利用建立的重力扰动模型对长航时捷联惯导进行补偿可以有效地减小惯导误差。     

动态捷联惯导/多卫星组合导航自适应联邦滤波算法研究

研究了一种基于动态扰动的滤波算法,用以提高动态扰动情况下捷联惯导/多卫星组合导航系统 的精度和可靠性．该算法采用几何精度因子（GDOP）对量测噪声进行自适应调节,利用卡尔曼滤波器的新息 量对状态噪声协方差阵进行整体控制,同时根据具有时变特性的各子系统误差协方差阵对信息分配系数进行 自适应调节．通过对SINS/GPS/Galileo/北斗组合导航系统的仿真,分析对比了常规联邦滤波、Sage 自适应联邦 滤波和本文所提自适应联邦滤波算法．结果表明,该自适应联邦滤波算法能够有效抑制动态扰动,提高组合 导航系统的精度和可靠性．