动基座条件下捷联惯导系统初始粗对准新方法

针对捷联惯导系统在动基座条件下难以实现自主粗对准的问题,提出了一种采用GPS辅助计算姿态矩阵的新方法。姿态矩阵的计算被分解为三个独立的变换矩阵的求解,而GPS和IMU的输出数据则以积分的方式在不同的坐标系中表示出来,从而得出各个不同坐标系之间的变换矩阵以完成粗对准过程。经过仿真验证,该方法能使捷联惯导系统在动基座上快速的计算出初始姿态矩阵,且姿态角误差小于1°,满足为后续精对准过程提供初始值的精度要求。     

基于时间延迟的GPS辅助空中快速对准算法

目前动基座对准问题的解决方案大都基于惯性系,但这些方案需要存储导航期间惯性系矢量信息,且大都没有考虑时间延迟的存在。文中通过插值、外推的方法对GPS时间延迟进行补偿,然后通过机载动基座快速最优姿态矩阵(fast optimal attitude matrix,FOAM)对准算法进行快速空中对准。最后通过仿真表明,经过时间延迟补偿的对准结果明显优于未经过补偿的。     

一种新的SDINS动基座可观测性分析方法

文中通过李雅普诺夫变换得到捷联惯导系统(SDINS)的等价误差模型,采用分段定常时变系统(PWCS)的可观测性分析法及奇异值分解法对SDINS动基座传递对准时几种机动方式下系统误差状态的可观测性和可观测度进行了全面的定量分析,并进行了仿真验证.研究结果表明俯冲转弯机动是一种十分有效的SDINS动基座初始对准方法.     

大航向误差下动基座初始对准方法

针对大航向误差下捷联惯性导航系统(SINS)动基座初始对准问题,以方位失准角的三角函数作为状态变量进行建模,在指北方位坐标系下推导了系统的误差方程,并利用GPS提供的导航位置信息作为参考量,分别建立了粗对准和精对准的滤波模型。在粗对准完成后,失准角收敛至小角度范围,可利用经典的小角度惯导误差方程进一步进行精对准,提高精度。最后,动基座条件下的仿真结果表明了在较大的方位失准角下,系统各状态量的粗对准滤波精度可达到10-2量级甚至更高,且具有较快的收敛速度,验证了所提方案的正确性和有效性。     

GPS/INS组合导航系统的研制及飞行鉴定

把低成本捷联式惯性测量装置(IMU)和单通道P码全球定位系统(GPS)接收机加以组合可提供精确的导航解,并具有对飞行中IMU进行校准和对准的能力。这种组合系统利用惯性导航系统(INS)的速度来辅助GPS进行搜索和跟踪,而GPS的测量值用来估算IMU的误差。本文介绍了一种分离数据技术,这种技术可使GPS卡尔曼滤波器和INS卡尔曼滤波器不依赖卫星瞄准线伪距和距离变化测量值而独立工作。这个系统用GPS接收机和INS计算机各自的硬件为GPS或IMU单独导航提供了模块性和反向工作模式。当GPS接收机的工作周期小于四颗卫星的覆盖范围时,也用气压高度计数据来扩展它的工作范围。本文介绍了从YPG激光试验靶场得到的飞行数据。这些试验结果显示了期望的导航精度和转移对准能力。     

水下航行器速度和姿态匹配的动基座快速对准滤波方法

研究了水下航行器动基座对准问题,建立了动基座对准误差模型,在对准时水下航行器在阵风、海浪的干扰下做直线加速运动,利用GPS提供的速度和姿态信息进行辅助对准,并建立了系统的观测方程.提出了一种基于四元数姿态更新的速度、姿态匹配方式的对准方法,并用该方法估计3个失准角.理论研究与仿真结果表明,该方法不但满足水平失准角估计的速度和精度要求,而且能快速、精确地估计出方位失准角.     

潜基导弹动基座瞄准技术

系统分析和论述了国内外采用和正在研究的先进动基座瞄准技术,包括动基座调平、光电瞄准、传递对准、自主对准等多种对准方法在动基座中应用的原理,论述采用不同方式完成初始方位对准后平台系统变射向的方法,为进一步减小初始对准误差对导弹落点精度的影响,提出惯性/星光制导方案及在动基座潜基弹道导弹中的工作流程和工作方法。     

基于广义解析法的动基座粗对准

动基座条件下捷联惯导系统由于动态环境的影响,采用传统的解析法进行粗对准会出现较大误差,针对这一问题,通过捷联惯导比力方程变形和引入辅助速度信息,提出了一种基于广义解析法动基座粗对准方法。进行了动基座条件下的仿真,在粗对准时间不大于200s的情况下,方位角对准精度达到了0.357°,水平角对准精度0.006°,满足进一步采用线性滤波方法进行精对准的要求。该方法算法简单,计算量小,精度高,具有一定的工程应用价值。     

MEMS惯性测量组件动基座对准研究

主要研究了其在动基座条件下的误差方程，进行了误差方程的分析，并用广义卡尔曼滤波方法进行了动基座条件下MEMS惯性测量组件的对准研究。最后，给出了该对准方法的仿真结果。     

捷联惯导系统传递对准中的时间补偿算法

为了减小或消除时间延迟的影响,提高系统动基座传递对准精度,提出了一种捷联惯导系统传递对准过程中对主、子惯导间信息传输时间延迟的补偿算法。该算法利用子惯导导航解算过程中的相关数据和延迟时间,对传递信息中因时间延迟产生的误差进行补偿修正,并用修正后的主惯导信息进行动基座传递对准。车载试验结果证明,该方法可有效提高系统传递对准精度,减小传递对准时间,补偿算法有效可行。     

速度匹配加机动辅助的滚转弹滚转角空中对准法

针对卫星与惯性速度匹配法对滚转角的空中对准精度不高这一问题,提出一种卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法。在卫星与惯性组合制导方式下,以可观测性分析为基础,机动辅助采取纵向比例导引加重力补偿制导律形式,结合卡尔曼滤波完成滚转角的空中对准,并分析机动辅助策略在不同导航比、重力补偿系数下对滚转角对准效果的影响,以及弹体名义转速拉偏、惯性组件误差拉偏对机动辅助策略的影响。仿真结果表明：在考虑卫星定速及惯性组件误差情况下,该方法能够在全弹道内实现滚转角的精对准,误差在2°以内,收敛时间10 s;可通过调节重力补偿系数改变对准的速度、精度,导航比用来保证制导稳定。卫星与惯性速度匹配加机动辅助的方法相比于卫星与惯性速度匹配法,对准效果更好;在弹体名义转速以及惯性组件误差存在拉偏情况下,对准效果受影响较小,抗干扰性较强。     

一种新的捷联惯导系统对准方法

针对舰载鱼雷捷联惯导系统的初始对准问题,提出了一种新的动基座快速传递对准方案——贯序传递对准方案。该方案采用＂先角速度匹配,后速度＋姿态匹配＂的方法,在基座角运动不明显时,使失准角快速收敛。运用卡尔曼滤波算法,对这一传递对准方法与速度＋姿态传递对准方案进行了仿真比较,研究结果表明,贯序传递对准方案具有更快的估计收敛速度,适用性更强。     

潜射导弹捷联惯导系统传递对准技术研究

随着现代战争的发展,潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量,快速而准确地在潜艇上对其捷联惯导系统进行传递对准,成为潜射导弹的一项关键技术。该文通过研究主、子惯导之间产生的固定安装误差角和挠曲变形角,运用鲁棒滤波技术,采用＂角速度＋加速度＂匹配的传递对准方法进行了建模和仿真。结果表明,该技术可以实现潜射导弹捷联惯导系统的快速高精度对准,而潜艇不必做其他机动,为导弹快速高精度初始对准提供了一定的理论依据。     

弹道导弹捷联惯导/卫星系统/天文系统组合导航研究

捷联惯导/卫星系统/天文系统(SINS/GNSS/CNS)实现了优势互补,是提高弹道导弹命中精度的一种重要导航方法.设计基于UD-UKF滤波的组合导航系统无重置联邦滤波器,在发射惯性坐标系下建立sINS/GNSs/CNs组合导航的数学模型,对比分析SINS/CNS、SINS/GNSS及SINS/GNSS/CNS对惯导参...     

捷联惯导系统动基座初始对准中的可观测性分析

用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行分析.定性地得出了载体的各种机动特性对捷联系统对准过程可观测性的影响结果.采用卡尔曼滤波法, 对平台误差角进行了估计, 给出了仿真曲线.结果表明, 动基座对准过程中, 载体的线运动和角运动在一定条件下能提高系统的可观测性, 从而提高卡尔曼滤波器的估计速度和精度.这为研究捷联惯导系统的快速精确对准方法奠定了理论基础.     

传递对准中主惯导数据延时的LCKF算法研究

瞄准吊舱进行传递对准时,主惯导数据到达吊舱惯导系统存在延时,影响滤波收敛速度和估计精度。文中提出了一种基于延时卡尔曼滤波的主惯导数据延时补偿算法(LCKF算法),将时间基准统一到主惯导数据时刻进行卡尔曼滤波,修正子惯导姿态信息,再利用子惯导的实时IMU数据进行捷联更新,获得子惯导当前时刻的姿态信息。基于比力积分匹配传递对准,对LCKF算法进行仿真,结果表明该方法明显提高了传递对准收敛速度和估计精度。     

基于Simulink的巡航导弹INS/CPS组合导航仿真

通过设计巡航导弹特殊航迹及组合导航滤波器,研究巡航导弹INS/CPS组合导航的实用性.其滤波器状态由惯导状态和CPS状态结合组成,滤波器则负责对惯导误差的估计.CPS位置误差由独立的仿真模块给出,系统状态向量只选取INS常用误差即状态向量,包括姿态角误差,经、纬度误差,东、北向速度误差,陀螺仪误差和东、北向加速度计误差.     

捷联惯导摇摆基座自对准中圆锥误差补偿算法

针对捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座上的自对准误差,提出了减小圆锥误差、提高自对准精度的具体圆锥误差补偿算法。分析比较了四元数四阶龙格-库塔算法、等效转动矢量的二子样、三子样等圆锥误差补偿算法及其理论补偿效果。结合仿真和实验结果得出：自对准误差随算法子样数的增大而降低,子样数增加1,北向对准误差减小近1倍,姿态角的离散度降低;随摇摆幅度的增大和频率的提高,三子样补偿算法的自对准精度接近稳定;综合考虑采样频率、子样数、计算量和对准精度要求,选择三子样圆锥误差补偿算法可以满足SINS摇摆基座下的自对准要求。     

基于5阶降维平方根-容积卡尔曼滤波的动基座对准应用研究

为提高动基座下捷联惯导系统的对准精度、数值稳定性和减小计算量,将5阶容积卡尔曼滤波(CKF)、降维算法、多次离散和平方根(SR)滤波结合起来,形成5阶降维SR-CKF非线性对准方案。为减小5阶CKF的计算量,建立非线性-线性分离的系统模型,引入降维算法;为提高1阶龙格-库塔法的逼近精度,设计多次离散和时间更新的滤波框架;为提高数值稳定性,推导了5阶降维SR-CKF;比较常规3阶SR-CKF、5阶CKF和5阶降维SR-CKF的各项特性。实车动基座对准实验结果表明:该方案对准精度高、数值稳定性强、计算量小,满足应用需要。     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。