联邦卡尔曼滤波在水下航行器组合导航系统中的应用

为了提高水下航行器的导航定位精度,设计了以捷联式惯性导航系统、地形匹配、多普勒计程仪等构成的组合导航系统,建立了各子导航系统的误差模型,采用联邦滤波技术对水下组合导航进行信息融合,建立了水下组合导航系统的观测方程并进行了计算机仿真.仿真结果表明:使用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合提高了组合导航系统定位精度和定位可靠性,能满足水下航行器高精度和高可靠性的要求.     

基于捷联惯性测量的井下车辆高精度导航系统

根据井下车辆具有匀速运动特点,对捷联惯性导航系统(INS)观测的加速度和角速度分别建立模型.小波变化提取加速度观测值和改正数的趋势项,研究两者的相关性,构建带有消噪因子的消噪模型以适应不同路况.分析角速度改正数,对其建立分段线性模型.综合惯性导航系统力学编排算法,提出了井下车辆高精度导航系统.模拟山西平朔矿区斜井煤矿车辆行驶轨迹,人为加入各项误差模拟导航级别惯性测量单元,将加入常数漂移的传统消噪方法作为对比项.实验表明:提出的模型明显优于传统消噪方法,对提高井下INS导航精度有很好效果.利用INS实测数据做进一步验证,实验结果和模拟数据结果相同.     

惯性导航中加速度计和陀螺仪性能研究

研究了惯性导航中加速度计传感器和陀螺仪传感器性能.分析加速度计和陀螺仪的误差来源,并提出误差模型,进行误差补偿.提出了加速度计传感器惯性导航系统算法,并结合结合车辆系统动力学模型,对算法进行了仿真和实车测试.仿真和测试结果和常规惯性导航系统所采用的陀螺仪方案进行对比分析,从而验证了加速度计惯性导航算法的相对有效性.     

基于MATLAB_Simulink的捷联惯性导航仿真研究

利用MATLAB数值计算的强大功能和Simulink建模容易实现的特点,进行了捷联式惯性导航系统的仿真研究。对四元数及姿态矩阵等的解算采用MATLAB编程实现,陀螺仪和加速计的建模用Simulink实现,将MATLAB程序与Simulink模型进行交互,得出仿真结果。该方法降低了单纯应用MATLAB或Simulink进行仿真的复杂度,使仿真既可靠又易于实现。     

弹载捷联惯性导航系统算法及仿真

为了提高制导炮弹对目标的命中概率和毁伤概率,根据末制导炮弹的射程近、飞行时间短的特点,建立简化的捷联惯性导航模型.在等效旋转矢量四元数更新算法基础上,采用优化三子样算法建立捷联惯性导航仿真平台,并通过模拟飞行轨迹和实测弹体飞行数据对系统进行仿真验证.仿真结果表明,采用的算法解算精度明显高于四元数毕卡求解法,同时对弹体飞行的18.95 s时间内实测数据求解姿态的最大理论误差达到10-6数量级,满足实时性和精度要求,同时减小了方向漂移对制导炮弹精度的影响.     

基于欧拉平台误差角的SINS非线性误差模型研究

捷联惯导系统(SINS)误差模型是研究SINS误差传播特性和进行多导航系统间信息融合的基础.文章利用欧拉平台误差角表示理论导航坐标系与计算导航坐标系之间的失准角,推导了SINS非线性误差模型,在大方位失准角误差和小失准角误差条件下做了简化研究.提出了基于外界阻尼信息的阻尼SINS算法及其误差模型,有利于减小计算量和降低误差分析的复杂性.最后,对大欧拉平台误差角下SINS误差模型进行了准确性检验,仿真结果表明误差模型能完美地反映SINS误差特性.     

基于组合导航技术的管道地理坐标定位算法

针对长输管道地理坐标定位问题,提出了一种基于组合导航技术并应用管道磁标处地理信息进行分段修正的管道地理坐标定位算法.该算法基于惯导/里程仪组合导航的基本原理,应用误差模型对航迹误差进行修正.通过研究陀螺仪和里程仪的误差特性,建立了陀螺仪和里程仪的误差模型,针对低精度加速度计应用于惯性导航系统时存在速度和航迹解算误差较大的问题,提出了应用加速度信息对里程仪速度进行修正的速度解算方法.实验结果表明,算法解算所得位置误差为0.16%,可为长输管道提供三维地理坐标定位信息.     

车辆动态数学模型辅助的惯性导航系统

提出了一种利用车辆的动态数学模型改善车载低成本惯性导航系统精度的方法.通过车辆的运动学模型和非完整约束条件得到虚拟的位置和速度观测量,与前向速度一起辅助惯性导航系统,惯性导航系统修正后的方位角又用来改善车辆的运动学数学模型.利用解析分析和协方差仿真方法研究了该组合导航系统的可观测性.理论分析和仿真结果都证明了通过车辆动态数学模型的辅助,低成本惯性导航系统的精度可以得到改善.该方法可作为当全球定位系统(GPS)暂停工作时的一种备份导航系统,在较长时间内限制惯性导航系统的误差,从而提高整个导航系统的冗余性和完整性     

一种双星定位与捷联惯性的融合方法

捷联惯性导航系统的主要缺点是导航定位误差随时间增长,双星定位系统是一种区域性卫星定位系统,可输出较高精度的水平位置,然而双星定位系统具有位置滞后与用户隐蔽性差的特点,针对其位置滞后现象研究了捷联惯性导航系统与双星定位系统进行组合的滤波方法,提出了其量测噪声的统计模型,同时设计其组合的时机以弥补系统的隐蔽性差的问题。仿真结果表明该滤波方法可行,具有较好的工程应用价值。     

车辆动态数学模型辅助的惯性导航系统

提出了一种利用车辆的动态数学模型改善车载低成本惯性导航系统精度的方法．通过车辆的运动学模型和非完整约束条件得到虚拟的位置和速度观测量，与前向速度一起辅助惯性导航系统，惯性导航系统修正后的方位角又用来改善车辆的运动学数学模型．利用解析分析和协方差仿真方法研究了该组合导航系统的可观测性、理论分析和仿真结果都证明了通过车辆动态数学模型的辅助，低成本惯性导航系统的精度可以得到改善．该方法可作为当全球定位系统(GPS)暂停工作时的一种备份导航系统，在较长时间内限制惯性导航系统的误差，从而提高整个导航系统的冗余性和完整性．