捷联惯导系统静基座初始对准精度分析及仿真

在利用卡尔曼滤波器对捷联惯导系统（SINS）进行静基座初始对准中,由于系统的不完全可观测性,使得有些状态没有滤波效果,有些状态的估计精度受到限制。对SINS静基座初始对准卡尔曼滤波方程进行了可观测性分析,提出了状态降阶的处理方法,并得到了各状态估计的极限精度公式。最后进行了软件仿真,仿真结果表明：降阶滤波器和全降阶滤波器的估计精度基本相同,但足前者计算量更小,并且在滤波计算中能够消除不可观测状态的不利影响。     

捷联惯导动基座快速精对准方法

针对载体处于动基座下难以实现快速对准这一问题,在已有惯性系对准方法的基础上提出了改进的对准方案并应用于捷联惯导系统中.利用卡尔曼滤波水平精对准速度较快的优点快速完成水平对准,进而计算出重力加速度在基座惯性坐标系的投影并采用加权平均算法对其进行平滑,最后利用重力在惯性空间圆锥慢漂的性质,通过惯性系对准方法完成初始对准.车载试验结果表明,所提出的对准方法可以在5分钟内完成较高精度的初始对准.     

GPS辅助捷联惯导系统动基座初始对准新方法

针对捷联惯导系统(SINS)初始对准问题,提出了一种无需经历传统的粗对准阶段而利用单天线GPS辅助直接进行动基座精确初始对准的新方法。该方法以惯性空间为参考基准,将初始对准姿态矩阵分解为三部分逐一实现,进一步对动基座对准进行了误差分析,指出了利用停车零速信息可以提高初始对准精度的思路。最后,载车运动环境下的初始对准试验结果表明,航向角对准精度达到了0.081°(1σ)。     

卡尔曼滤波在捷联惯导系统初始对准中的应用

针对卡尔曼滤波在捷联惯性导航系统初始对准中的应用,分析了卡尔曼状态方程和量测方程的构建方式.根据捷联惯性导航系统中初始对准的原理和方法,在经典方法的基础上,研究了一种新的方式.可直接利用加速度计的输出作为观测量,减少了方程中变量的数量,不仅简化了硬件设施,减小了卡尔曼滤波方程的维数,从而减小了计算量,提高了系统分析的实时性;而且大大提高了初始对准的对准精度.通过与原有方式的实验仿真结果对比,优势明确,可以很好地应用于小型捷联惯性导航系统中.     

基于UKF的捷联惯导大失准角初始对准方法

研究自主水下航行器,位置速度匹配中的误差需要补偿.捷联惯导大失准角误差传播特性是非线性的.为了提高捷联惯导大失准角初始对准精度,提出了一种基于UKF的捷联惯导初始对准的方法.由于对大失准角下SINS的非线性误差模型和系统噪声和观测噪声为加性的特点,给出了一种简化的Unscented卡尔曼滤波递推算法,并提出在精对准阶段采用多次精对准提高大初始失准角下SINS对准精度进行仿真.仿真结果表明,在GPS辅助下,使捷联惯导方位角误差减少,采用改进方法,也可获得较高的对准精度.     

基于罗经法和CDKF的捷联惯导摇摆基座自对准

针对舰船和舰载武器系统存在风浪的情况下自对准精度下降的问题,提出了一种改进罗经法粗对准和利用中心差分卡尔曼滤波(CDKF)法进行精对准的捷联惯导系统摇摆基座下的自对准方法。利用经典罗经算法在惯性系下对捷联系统进行粗对准,可以在方位角存任意误差时收敛到一个精对准算法可以容忍的范围内,而CDKF精对准算法在存在相对较大的失准角下仍能实现高精度的姿态角误差估计。仿真实验证明:提出的方法对准精度高,速度快,实现简单,适用与各种无机动条件下的捷联惯性系统的自始准。     

捷联惯导系统罗经对准仿真研究

分析了传统的平台式惯导的理论基础、给出了控制框图,在此基础上,将平台罗经对准的思想应用到捷联惯导系统的罗经对准,研究了捷联式惯导系统罗经自对准技术,给出了根据捷联罗经对准的指标求罗经控制参数的公式和罗经对准的理论对准误差,建立捷联罗经对准的连续控制系统模型,并将该连续控制系统的模型离散化,得到捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型,由于实际应用中,罗经对准只能通过程序的形式串行实现,将捷联惯导系统罗经对准的离散控制系统模型转化为等效的程序实现.通过对连续控制系统、离散系统和等价的串行程序3种实现方式进行仿真,仿真结果表明了捷联惯导罗经对准的有效性,罗经对准实际误差和理论误差的一致性,以及3种对准方式的等价性.     

基于RBF网络的捷联惯导初始对准优化研究

该文研究了捷联惯导在静基座下的初始对准问题,其中粗对准中采用磁罗盘和加速度计得到初始姿态角,精对准中采用具有最佳逼近性的径向基函数神经网络（RBF网络）修正姿态角。在RBF网络基函数中心选取时,基于样本分布特点,采用简单有效的均值法,同时为了增加了神经网络权值学习的鲁棒性和快速性,将H∞鲁棒滤波用于网络的权值调整中。仿真结果表明,采用这种优化学习的RBF神经网络进行初始对准比用传统的Kalman滤波更快速有效,且与Kalman滤波精度相当。     

光纤陀螺捷联惯导系统罗经法初始对准研究

随着光纤陀螺的逐步发展、成熟,光纤陀螺捷联惯导系统也必将得到广泛的应用.在分析罗经法初始对准原理的基础上,对方位和水平姿态未知条件下的静基座捷联惯导罗经对准方法进行了改进.将经典的四步对准方法:水平对准、方位粗对准、再次水平对准和罗经对准,简化为三步对准方法:水平对准、方位粗对准、罗经对准.并用此方法对光纤陀螺捷联惯导...     

捷联惯导大方位失准角快速初始对准

捷联惯导方位角快速性能优化问题,传统大方位失准角初始对准方位角收敛速度较慢,直接影响惯导系统的性能。为此提出一种无重置联邦滤波器的以速度误差和比力输出作为观测量的快速初始对准新算法。给出了捷联惯导系统非线性误差模型,并分析了两种观测量,建立了速度观测子滤波器和比力观测子滤波器,同时采用了相应的状态方程和观测方程。用三种方法进行了大方位失准角初始对准的数字仿真。仿真结果对比表明,新方法不仅使方位失准角收敛速度快,而且在加速度计噪声增大10倍的情况下,仍然具有极高的对准精度。     

捷联惯导系统多位置对准仿真研究

利用把线性时变系统作为分段常系数系统来研究其可观性的方法,对多位置静态捷联惯导系统的误差方程进行了可观性分析,并采用卡尔曼滤波技术,对平台误差角及测量元件误差进行了估计,给出了两位置及三位置的方差仿真曲线。仿真结果表明三位置对准提高了方位误差角及垂直陀螺误差的可观度,从而加速了它们的收敛速度,提高了系统的对准、标定精度。     

基于IIR的数据同步方法在组合对准中的应用

为了解决捷联惯性导航系统（Strapdown Inertial Navigation System,SINS）与全球定位系统（Global Positioning System,GPS）的组合对准过程中两者提供数据不同步问题,提出一种利用数字滤波器实现运载体高精度组合对准新方法。根据SINS解算速度的误差特性和GPS离散输出的速度信息,利用IIR高通滤波器滤除SINS与GPS提供的速度差值中存在的舒勒周期、傅科和地球周期,并将滤波后的速度与GPS提供的速度进行再次叠加得到载体准确速度。将载体准确速度与捷联惯导系统解算速度作差后视为系统观测量,采用卡尔曼滤波技术实现系统的组合对准。仿真结果表明了该方法的有效性。     

一种自适应滤波方法在捷联惯导系统大失准角初始对准中的应用

为了对静基座大失准角捷联惯导系统(SINS)进行初始对准,建立了在静基座下基于四元数的SINS非线性误差模型。该误差模型无需对姿态误差角进行小角度假设。为了在观测噪声方差未知的情况下估计SINS失准角,提出一种在线估计观测噪声方差矩阵的自适应扩展卡尔曼滤波方法。仿真结果表明,该自适应滤波方法能在观测噪声方差未知的情况下有效地对静基座大失准角SINS进行初始对准。     

船用捷联惯性导航系统仿真技术研究

该文提出船用捷联惯性导航系统仿真器的设计方案。针对船舶运动特点 ,根据船模的耐波性数据、惯性传感器的误差模型 ,可以模拟船舶受不同等级风浪扰动、采用不同种类的惯性传感器及配置方案时导航系统的输出 ,其实时输出信号可直接用来驱动船用导航滤波器或其它仿真器。     

基于Simulink的海底捷联惯性导航系统数学仿真

该文提出海底用捷联惯性导航系统导航的设计方案。在分析了捷联惯性导航系统的工作原理的基础上,用Matlah／Simulink建立导航系统仿真模型,并进行了仿真研究。仿真模型的输出信号为载体的经度,纬度和高度,可以直接用来显示在外部计算机上或驱动误差修正模型。该方法充分利用了Simulink的优点,实现了高度可视化的仿真实验,也为捷联惯性导航系统的仿真提供了新的实现途径。该方法不但适用于系统的全数学仿真,而且可以推广到半实物仿真实验,有着很大的工程实用价值和推广意义。     

矿井组合导航系统的设计与应用

针对矿井捷联式惯性导航系统（SINS）误差累计的问题,提出了一种基于射频位置修正技术的矿井组合导航系统。系统将射频标签存储的实际位置和SINS解算位置的差值作为量测量,利用Kalman滤波器估计并补偿SINS存在的陀螺漂移和加速度计零偏。该方法在修正点对误差估计精度高,收敛速度快,能够对SINS累计误差进行一次性修正。     

基于UKF的SINS动基座传递对准研究

在非线性、非高斯条件下进行动基座传递对准,如果采用卡尔曼滤波器误差会比较大而且可能会存在发散的问题,为了解决问题,引入了无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter).使用确定性样本的方法米处理非线性的问题,使得采样点的均值和方差完全符合实际的非线性系统的均值和方差,解决了惯性导航系统动基座传递对准在正常工作时的基本条件.采用UKF和扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)的计算机仿真结果表明:UKF与EKF相比,精度提高了2倍,时间少了10秒.     

矿井组合导航系统算法研究

针对矿井环境下人员定位精度差的问题,提出一种基于射频位置修正技术的新型矿井组合导航系统。将捷联式惯性导航系统 (SINS)与矿井射频定位进行互补融合,将射频标签存储的实际位置和SINS解算位置的差值作为量测量,利用扩展Kalman滤波器估计并补偿SINS存在的陀螺漂移和加速度计零偏。仿真结果表明,在复杂度相近的情况下,该系统在30 min内的综合定位精度比SINS提高近 4倍。     

惯性导航系统陀螺漂移补偿算法研究

分析了几种计算惯导系统导航陀螺漂移的方法，构思了一种组合导航系统模式，在水下即可完成对惯导的校正，对导航陀螺漂移进行补偿。同时还提出了对导航陀螺漂移补偿的优化组合算法。理论分析及计算机仿真结果均表明，应用该组合导航系统可大大提高潜艇的导航定位精度和隐蔽性。