一种单轴旋转捷联惯导的三位置对准方法

针对单轴旋转式捷联惯性导航系统,提出了一种基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转的三位置初始对准方法.在系统可观测性分析的基础上,建立IMU姿态与失准角之间的关系,提出了使失准角估计偏差为零的三位置对准方法.与以往固定位置对准和两位置对准进行了比较,表明该方法可以消除不可观测的水平加速度计零偏和东向陀螺常值漂移对初始对准精度的影响,大大提高了系统初始对准精度.     

微惯性测量器件的标定方法研究

在捷联惯性航向姿态测量系统中,微惯性器件是核心部分,陀螺和加速度计的精度直接影响整个系统的精度.详细给出了惯性测量器件的标定方法,利用软件来补偿器件的误差,从而改善系统性能.     

小型飞行器MEMS姿态测量系统

针对目前可获得的微机电系统(micro electromechanical system,简称MEMS)惯性测量元件,提出一种用于小型飞行器的姿态测量系统实现方案,采用三轴加速度计和单轴速率陀螺构建系统,可满足飞行器加速度小于6g、角速度小于±300(°)/s的姿态测量需求。根据所选MEMS惯性传感器的特点,给出传感器的测试方案和测试结果,利用加速度计测量信息直接修正方向余弦矩阵来抑制姿态角的误差积累,并进行姿态测量试验。试验结果表明:系统以100Hz的频率更新姿态测量值,在满足姿态矩阵修正阈值的条件下,姿态测量误差小于1(°)。     

人体运动跟踪中MEMS姿态测量单元设计与测试

人体运动姿态的实时跟踪在运动员辅助训练和康复医学中有广泛应用.设计了应用于人体运动姿态测量的MEMS姿态测量单元.该姿态测量单元包含三轴正交的MEMS加速度计、磁强计和角速率陀螺,集成微控制器以及扩展数据存储的FLASH芯片,单元大小为38 mm×28 mm×13 mm.姿态角解算采用基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.提出了一种利用单轴转台和楔角器进行姿态测量单元3个姿态角误差测试的新方法.测试结果表明:3个姿态角测量误差均小于2°,满足人体运动姿态测量的精度要求.     

无陀螺微惯性测量单元的卡尔曼滤波方法研究

无陀螺惯性测量技术是利用加速度计代替传统的陀螺,构成无陀螺微惯性测量单元(NGMIMU)实现制导的.由于加速度计随机漂移误差的存在,在利用NGMIMU进行导航计算时,不可避免地产生了随时间增长的累积误差,且累积速度很快.本文基于NGMIMU九加速度计配置方案,利用卡尔曼滤波器抑制误差的累积,并且推导了卡尔曼滤波器的状态方程和预防方程.同时进行了系统位移、速度仿真,实验结果验证了该滤波算法的有效性.     

飞控系统四余度惯性测量系统的相关技术研究

本文针对直升机飞控系统应用特点,设计开发了一种惯性测量系统。采用开环光纤陀螺及加速度计组合的模式输出直升机的基本姿态信息,通过RS422总线与飞控系统进行通信。设计的惯性测量系统冗余度高,软件调试方便,且成本可控。应用结果表明,惯性测量系统输出的姿态信号可满足多种工况下飞控系统控制直升机的基本需求,且惯性测量系统运行稳定可靠,具有一定的实用性和推广价值。     

用于微小飞行器姿态测量的红外地平仪研制

针对高动态条件下微小型飞行器姿态测量的难点,利用多个红外温度传感器集成设计三轴红外地平仪可提取飞行载体相对于地平线的倾角.通过对红外信号的采集、存储和处理,较好地解算了飞行器滚转和俯仰姿态角.设计了利用微惯性姿态系统和红外地平仪系统对比试验.试验结果表明:利用三轴红外地平仪进行微小飞行器姿态测量方法可行,结果可信.该方法是常规基于惯性姿态测量方法的一种可行替代和补充方案.     

捷联惯导系统的误差模型与仿真

为研究捷联惯导系统短时间导航精度,建立了导航误差数学模型,分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响.应用捷联惯性导航原理,针对系统短时间导航的特点,简化了载体在导航坐标系的导航方程;由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程;结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型.在此基础上,建立了误差状态空间方程与误差模型框图.在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块,用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150 s导航试验数据.结果表明:导航系X轴的相对系统误差＜20%,Y轴、Z轴的相对系统误差＜4%,验证了误差数学模型的正确性.此外,分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生的基本影响.     

基于全加速度计惯性测量单元的微震颤测量技术研究

对基于全加速度计惯性测量单元的微震颤测量技术进行研究和分析,设计了测量系统的方案并研制了实验样机,惯性测量单元采用9加速度计的配置形式;推导了加速度计输出的比力方程,提出了将积分法和开方法结合起来求解角速度的算法;给出了利用四元数求解捷联矩阵的数值求解方法和在惯性坐标系下载体系上任意位置在任意时刻坐标的数值求解方法。     

基于微型惯性测量组合的大型工件三维位置测量方法

提出了利用微型惯性测量组合进行工件三维位置测量的方法,对这一方法的测量原理进行了详细阐述,对坐标转换、姿态矩阵求解、位置计算等均给出了详细的数学模型及算法。采用普通陀螺及加速度计进行了原理性试验,给出了相应的试验结果。另外,对这一方法进行了误差分析,指出了它不同于一般捷联式系统的特点,分别针对惯性传感器和系统整体给出了相应的误差修正算法,提出了提高测量精度的措施。实际证明,本方法具有实现方便、检测速度快及可实现连续测量等优点,对大型工件及复杂表面的快速测量具有明显得实际意义。