捷联式惯性导航系统的关键技术

捷联式惯性导航系统是目前惯性技术的一个发展方向，本文讨论了捷联式惯性导航系统中涉及的关键技术，并提出相应的解决方法。     

基于捷联惯性导航的组合导航系统研究

分析了矿山水下轮式采煤车的定位定向导航的可实现问题.惯性导航组合系统是现代导航技术的发展重点.考虑到捷联惯性导航的自主性,采用捷联惯导组合系统实现对采煤车的定位导航.设计了捷联惯性导航和里程计组合的自主性水下导航系统.通过对该系统的实物应用试验,试验结果验证了此组合导航方案的有效性.     

基于激光陀螺的捷联惯性导航系统工程实现技术研究

本文对利用激光陀螺构成的激光捷联惯性导航系统工程实现的关键问题进行了研究，从工程化观点出发，给出了系统的硬件实现原理图。针对激光IMU具有较高测量精度的特点。在系统算法上研究针对性的误差建模和补偿技术，并采用了高效的捷联惯性导航系统算法，针对采用机械偏频技术克服激光陀螺仅固有测量锁区所引入的周期性干扰信号。提出了采用离散傅立叶变换进行频谱分析并设计相应的数字滤波器削弱或消除干扰信号。实际跑车实实验结果表明，上述的激光捷联惯性导航系统的设计思路是可行的，设计的系统性能能够达到预定的要求。     

惯性导航系统

惯性导航系统是一种集电子、计算机、精密机械惯性测量技术为一体的快速测量的导航系统，本文主要介绍了捷联式惯性导航系统的组成和一般工作原理。     

激光陀螺捷联惯性导航系统的精密温控设计与验证

在激光陀螺捷联惯性导航系统的工作过程中，外界环境温度的变化会对系统内加速度计的测量精度产生干扰，进而影响导航精度。因此为了提高捷联惯性导航系统的导航精度，需要对其工作环境进行精密的温度控制。根据对捷联惯性导航系统中加速度计的热学分析，可以得知当温控精度达到 0.01 ℃时，加速度计的输出精度可以达到 1×10^-5 m/s² 。本文对加速度计的误差特性进行了理论分析，同时搭建了一套多级精密温度控制系统，通过理论分析与基于实际温控系统的实验，验证了温度控制的理论并且研究了其在不同工作环境下的工作性能。     

旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统

为了在现有惯性传感器水平的条件下提高捷联式惯性导航系统的性能,研制了旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统.该系统由惯性敏感单元、转动机构、高速导航计算机和I/O接口等组成,惯性敏感单元被安置在转动机构上,并作连续周期运动.对该旋转光纤陀螺捷联式惯性导航系统进行了室内转台和室外跑车试验,该系统俯仰角和横滚角误差小于0.1°,航向角误差小于0.4°,定位误差小于90 m/h.对惯性传感器作温度误差补偿工作,该导航系统的定位定向精度还将能进一步提高.     

微小型MEMS惯性导航系统的六陀螺余度配置实现

为了有效提高捷联惯性导航系统的可靠性，本文对微小型MEMS-IMU系统的余度配置实现进行了研究。针对典型的非正交配置方案（六传感器正十二面体），进行了工程实现。并将余度系统和小型导航计算机相连，搭建成完整的微小型余度捷联惯性导航系统。研究了系统的故障检测、隔离以及系统的重构技术，并将直接比较测量法和最小二乘加权法分别作为故障检测和系统重构工程实现方案，实现了余度系统中LMU数据的采集、故障检测、识别、隔离、系统重构、解算导航参数等一系列功能。试验表明，实现了微型化的余度惯性导航系统，为进一步的研制与开发打下了坚实的基础。     

SINS／GPS组合导航系统在线校正技术研究

由于捷联式惯性导航系统的误差随时间而积累,如何控制系统的累积误差则成为系统运行时的一个关键问题,GPS的建立和SINS／GPS组合技术的发展则为解决该问题提供了一条很好的途径。本文结合GPS和捷联式惯性导航系统的特点,在捷联式惯性导航系统误差的基础上建立了分别以速度,位置和速度－位置联合作为观测变量的开环和闭环校正滤波器的模型,对捷联式惯性导航系统的各种典型运动状态进行了以速度,位置和速度－位置联合分别作为观测变量的开环和闭环在线校正滤波器的仿真,给出了仿真曲线和数据,并对结果进行了分析和比较,得出了结论。     

捷连贯性导航四元算法分析

本文介绍了捷联式惯性导航系统的基本理论，包括：坐标系的定义，各坐标系之间的转换关系。     

一种快速开关响应式多通道电荷放大器

精确制导武器(如制导炸弹、智能弹药等)技术对六轴加速度传感系统及由此构成的无陀螺捷联惯性导航系统的开关响应时间和体积有严格要求。对于压电式六轴加速度传感系统及其构成的无陀螺捷联惯性导航系统,其开关响应时间和体积直接决定于构成其信号调理系统的多通道电荷放大器。该文提出并定义了表征电荷放大器上电响应能力的开关响应特性的概念并给出了相应的测试方法。介绍了一种为提高开关响应特性和减小体积专门开发的多通道电荷放大器,实验测试结果表明,其具有良好的开关响应特性,可用于构成压电式六轴加速度传感系统/无陀螺捷联惯性导航系统的信号调理系统。     

高级语言开发捷联导航工程软件

捷联惯性导航系统（ＳＩＮＳ）是由惯性测量元件和导航计算机构成多功能自主计导航系统，用高级语言开发实时捷联导航软件的方法，步骤，实际应用结果表明，Ｃ语言是设计和调试ＳＩＮＳ的优秀软件，对捷联导航软件的编程，调试，联接，装载和运行带来的极大的方便。     

捷联惯性导航系统旋转调制技术研究

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能在不使用外部信息的条件下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该技术在国外潜艇和舰船上已得到成功应用,旋转捷联惯性导航系统的误差传播方程是研究旋转捷联惯导系统初始对准、系统级标定等的基础.基于此,推导了以地理坐标系为导航坐标系的单轴旋转捷联惯性导航系统的导航方程和误差传播方程(位置误差方程、速度误差方程、姿态误差方程),给出了误差传播的仿真结果.仿真表明,若采用单轴旋转调制技术,陀螺仪常值漂移和加速度计零偏引起的导航误差都可以得到有效补偿,而初始位置误差、速度误差及姿态误差引起的导航误差得不到补偿.将旋转调制技术应用于捷联惯导系统,能极大地提高武器系统的长期工作精度.     

捷联式惯性导航系统的转动矢量算法研究

为了改善捷联式惯性导航系统姿态算法的性能，本文给出了一种转动矢量算法，并对典型圆锥运动进行分析和仿真。仿真结果表明转动矢量算法可以有效抑制不可交换误差，提高姿诚算法的精度。     

激光陀螺捷联惯性导航系统零速修正研究

针对激光陀螺捷联惯性导航系统不依赖外部信息修正,长时间工作累积放大的问题,分析常用的零速修正算法二次曲线拟合法、最小二乘法、卡尔曼滤波法等,结合车载激光陀螺捷联惯性导航系统实际应用,提出一种自适应零速修正方法,利用零速修正技术的约束条件,构建15个基本误差参数,根据系统自身误差特性,设计出系统的状态量测矩阵和量测方程,并采用基于普条件数可观测理论对系统各状态进行了可观测性分析,确定卡尔曼滤波器参数,从而实现对位置坐标、姿态角、速度误差进行了有效估计,可以有效提高惯性测量单元（IMU）导航精度。实验表明,采用该方法能有效提高了捷联惯性导航系统导航精度,既克服了频繁停车,又增强了载体的机动性能。     

捷联式重力无源导航系统

为了满足水下运载体长航时、高精度、低成本的导航需要,提出由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统、计程仪、深度计、光纤陀螺捷联式重力仪和数字重力异常图组成的捷联式重力无源导航系统。运载体的位置由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统给出;光纤陀螺捷联式重力仪、计程仪和深度计组成水下捷联式重力测量系统,以激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统提供的位置信息、计程仪提供的速度信息和深度计提供的水深信息作为观测量,应用扩展卡尔曼滤波计算出东、北、天坐标系下加速度计比力值,使用低通滤波实时获得重力值和重力异常值。根据存贮在计算机中的数字重力异常图,运用相关极值法,计算得到运载体位置。2019年底,捷联式重力无源导航系统进行了长时间船载试验,对该系统试验数据进行了离线处理。试验结果表明,在匹配海域内,运载体位置误差小于1个重力异常图格网大小。     

机载捷联惯性导航系统算法实现与仿真

为了在惯性导航系统开发方面寻求一种快速、灵活的方法,提高算法编译效率,文章提出在捷联惯性导航力学编排模型基础上用Matlab开发模拟轨迹数据系统,对载体模拟轨迹进行设定,解决了数据来源问题。并建立系统的捷联惯导解算算法,通过仿真对经纬度和高度解算结果与实际模拟轨迹进行分析比照,验证了解算算法的有效性。为后续机载惯导系统实际搭建提供了一定理论依据。     

灰色理论在加速度计安装误差标定中的应用

无陀螺捷联惯性导航系统克服了传统惯性导航系统的一些特点,为特殊环境下载体的导航提供了一个有效的导航手段。在无陀螺惯性导航系统中,加速度计的安装误差是系统的主要误差源,如何标定和补偿安装误差是取得高精度导航结果的前提。本文把灰色理论应用到加速度计安装误差的标定与补偿中,通过算例可以看出,通过灰色理论对加速度计安装误差补偿可以有效提高导航精度。     

基于小波的惯导系统初始对准方法研究

目前远程武器系统广泛采用捷联惯性导航系统,该系统在发射前要经过初始对准。由于惯性导航系统中所采用的陀螺仪和加速度表的噪声很大,影响了初始对准,降低了打击精度,为减小噪声影响,提出了一种基于小波消噪理论的捷联惯性制导系统初始自对准方法。研究显示,小波分解滤波可以显著减小惯性器件的噪声,利用经过消噪的信号进行初始对准,滤波器的收敛速度加快,在相同对准时间内精度有明显提高。     

光纤陀螺随机误差的滤波研究

光纤陀螺作为捷联式惯性导航系统主要元件应有足够高的精度，但仅从硬件方面提高光纤陀螺的精度会极大地增加光纤陀螺的成本，就工程角度而言是不经济的；因此，从软件方面提高光纤陀螺的精度便显得极其重要，本文采用最优线性滤波算法对某型光纤陀螺的静态测试数据进行处理。     

激光陀螺的原理,现状及应用分析

从应角角度扼要阐述了激光陀螺的发展历史，基本原理，给出了用以描述ＲＬＧ’Ｓ精度的数学模型，重点分析了ＲＬＧ‘Ｓ改善导航精度的固有性能特性，并通过对捷联式激光惯性导航系统与机械式惯性导航系统比较，详述了军用中等精度两种系统的发展趋向，与此同时，以阿里安为例，论证了ＲＬＧ在大运载应用方面的发展前景。