高精度GNSS辅助下MEMS惯导的初始对准方法

针对MEMS惯导的初始对准问题,传统利用卫星导航辅助进行初始对准的方法误差较大,提出了一种基于速度矢量信息辅助求取航向角的初始对准改进方法。首先建立载体系到水平方位系的坐标变换模型,解算出姿态矩阵的三个欧拉角,完成水平对准;同时利用卫星导航系统的速度矢量信息、惯导输出数据积分获得的速度信息建立求取航向角的模型,完成姿态对准。通过车载实验结果表明,利用该改进方法减小了传统方法中由于卫星导航系统更新频率低造成的误差,获得的初始姿态对准精度为0. 37°(1σ)。     

主动雷达导引头速度信息辅助捷联惯导的组合系统性能分析

主动雷达导引头(ARS)在飞行中段向地面开机，可利用多普勒效应得到沿导引头波束方向的速度测量值，具有辅助惯导的潜力。文中采用卡尔曼滤波算法，建立了导引头波束速度信息辅助惯导的模型。研究表明，利用该测速信息可辅助捷联惯性导航系统(SINS)，构建主动雷达／捷联惯导系统，在不增加导航设备的基础上，可提高纯惯导系统的精度。该系统能给出米级精度的速度信息，明显抑制了惯导位置误差的增长，具有良好的应用潜力。     

北斗卫星导航定位中PVT解算研究

随着科学技术的快速发展,我国北斗卫星导航定位系统越来越完善,但是仍然存在不足之处,PVT解算可以对接收机后端的信息进行有效处理,通过该解算可以获取相应的时间信息、速度信息以及位置信息.本文首先对北斗卫星导航系统以及导航处理模块功能进行了简要概述,在其基础上论述了相应的计算原理,采用Kalman滤波与PVT结合的方式,改善了定位效果,从而使得定位的精度有所提高.     

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.     

SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究

为克服捷联惯导系统SINS误差随时间积累、长期精度差和全球定位系统GPS易失锁、不易实时控制的缺点,本文研究了SINS和GPS的原理,在惯导误差分析的基础上,同时考虑SINS/GPS组合导航的杆臂误差和时间不同步误差,建立以速度和位置误差为观测量的SINS/GPS系统状态空间模型和观测方程;采用扩展卡尔曼滤波EKF算法对SINS/GPS的组合系统进行信息融合。Matlab仿真结果表明,本文建立的模型组合导航提高了定位精度。     

基于GFSINS/COMPASS-M1的导弹组合导航技术研究

无陀螺捷联惯导系统与北斗二号卫星定位系统优势互补,组合导航具有一定的工程应用价值.首先设计了一种九加速度计配置方案,基于矢量力学理论,推导了角速度变化方程,利用智能加权和曲线拟合方法给出了其计算方程,并推导了系统误差方程,然后建立了组合导航系统状态方程和观测方程,应用Kalman滤波技术完成了系统参数解算.仿真结果表明,组合导航系统具有精度高、成本低、可靠性好的特点.     

IMU/GPS组合导航交互式多模型鲁棒滤波研究

在深入研究适用于低成本IMU/GPS组合导航系统非线性滤波的基础上,提出了一种基于交互式多模型自适应鲁棒容积卡尔曼滤波算法.该算法将交互式多模型算法引入H∞滤波容积卡尔曼滤波器,能够有效提升滤波算法的稳定性和质量.根据采集的低成本惯导GPS导航实验数据设计了两组滤波方案,性能分析结果表明,改进的交互式多模型鲁棒容积卡尔曼滤波算法位置估计精度提高了41.4%,速度估计精度提高了36.0%.同时设计的滤波试验结果表明该算法能有效抑制系统噪声取值不准确引起的滤波不稳定,尤其适用于噪声取值偏离最优值较多的情况,也即能够有效抑制野值对滤波结果的影响.     

飞行仿真的捷联惯导算法测试平台探讨

在使用捷联惯导算法测试的过程中,很难得到飞行轨迹的真实数据,飞行仿真的捷联惯导算法测试平台就是针对这种情况建立的。这个测试平台的系统结构,在构建非线性飞机数学模型的基础上,对飞机进行了多模态的仿真,然后在坐标的基础上,通过变换将参数转换成了轨迹数据;将数据与捷联惯导系统的原理相结合,切实地得出了陀螺仪、加速度计的理想数值,由于是理想的所以肯定存在着误差,通过对误差的建模,可以得到组件模拟数据;最后,就是对比两种更新算法的惯导解算。通过飞机仿真的实验,可以发现所得到的基准数据与飞行力学的特点是十分符合的,不仅如此,还将飞机的动态特性完整地展现了出来,具有很好的性能。     

基于Legendre多项式的一种高精度捷联惯导姿态更新算法

高超声速飞行器(hypersonic flight vehicle, HFV)大加速度运动、旋转导弹的高速转动和战斗机的大机动飞行等对捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system, SINS)提出了更高的要求,只有在减小IMU(inertial measurement unit)测量误差的同时改进捷联惯导算法,才能在高动态大机动条件下实现高精度定位。传统的捷联惯导算法,在忽略Bortz方程高阶项后,通过构建圆锥误差补偿项完成高精度姿态解算。在大机动条件下补偿后的残差已不再是可以忽略的小量,激励出的算法误差已严重影响导航解算精度。为了提升大机动条件下的捷联惯导算法精度,用Legendre多项式作基完成角速度函数逼近,以四元数微分方程数值求解为核心,设计一种高精度SINS姿态解算。由于在推导过程中没有近似,在精确数值计算中实现了高阶圆锥误差补偿。在圆锥运动和大机动环境下进行姿态解算仿真,与目前精度最高的四次叉乘圆锥误差算法相比,新算法在圆锥运动下的误差不到其算法误差的1/3,在大机动条件下算法精度可以提升一个量级。基于Legendre多项式的高精度...     

考虑设计姿态辅助IMU/ODO的轨道不平顺检测算法

采用GNSS定位的轨道几何状态测量仪在隧道、地铁等GNSS拒止环境中无法工作.由于即使铁路轨道发生变形,其仍然接近设计线形,实际轨道位置与其设计值的差异始终保持在一定范围内.本文结合铁路设计参数与惯导／里程计信息,提出一种考虑设计姿态辅助IMU／ODO的轨道不平顺检测算法,该方法将设计姿态与惯导解算姿态相结合进行卡尔曼滤波,并使用里程计速度进行航位推算.通过计算实验,分析了轨道设计姿态信息对轨道不平顺检测精度的提升作用.实验结果表明:铁路设计姿态信息能够显著提高轨道不平顺检测精度,所提方法较基于全站仪辅助的动态检测方法,在30 m弦轨道不平顺检测精度相当,且整体检测效率较高,可以满足日常轨道检测的需要.     

捷联惯性/星光折射组合导航算法

基于星光折射间接敏感地平的高精度特性,本文提出了一种捷联惯性/星光折射组合导航方法．利用星敏感器输出的姿态信息修正陀螺漂移,并结合大气折射模型得到星光折射角来修正位置、速度误差．推导了组合导航系统的观测模型,并对系统进行可观测性分析,最后使用卡尔曼滤波进行状态估计．仿真结果表明:捷联惯性/星光折射组合导航系统不但能够准确的估计陀螺漂移,而且能够有效修正由加速度计偏置造成的误差,从而进一步抑制速度、位置误差的发散,是一种提高系统定位精度的实用方法．     

基于捷联惯导的管道轨迹检测算法

为了获得参数未知的一般性管道的轨迹,设计了搭载MEMS惯性传感器(Inertial Measurement Unit,IMU)的管道检测器。通过STM32数据采集系统实时获得三轴加速度计和三轴陀螺仪的测量数据,利用捷联惯导技术的基本原理,解算管道检测器姿态、速度和位置,从而解算管道轨迹。经过对纯惯性导航系统误差特性的分析,得到了静止状态下的误差传播曲线,对垂直通道和水平通道补偿后,将误差降低到可接受范围内。     

无陀螺捷联惯导系统角速度解算方法的研究

无陀螺联捷惯导系统采用加速度计输出的比力代替角速度陀螺仪来解算载体角速度。本文提出了加速度计的３种安装方案,给出了每种安装方案载体角速度的解算方法,并分析了它们的精度。     

光纤SINS/GPS组合导航系统分析

为提高光纤陀螺捷联惯导系统的精度,以光纤陀螺捷联惯导系统与全球定位系统（GPS Globle Position System）为研究对象,采用联邦卡尔曼滤波算法,构成了SINS/GPS（Strap-down Inertial Navigation Systerm/Globle Position System）组合导航系统。仿真结果表明,该算法能及时修正子滤波器的偏差,大大降低子滤波器的模型误差,进而提高整个滤波器的精度,并有效克服了滤波发散现象。     

一种新的无陀螺捷联惯导系统配置方案设计方法

配置方案是现有无陀螺捷联惯导系统研究中的薄弱环节,缺乏系统的设计理论和方法.从加速度计的输出方程着手,推导出角速度解算误差和加速度计测量误差之间的关系方程,其中配置方案参数为方程参量.以角速度解算误差最小化为原则,采用混沌粒子群算法,利用某型导弹的飞行数据得到了最优的六加速度计配置方案.针对其不易安装的缺点,通过参数设定,仿真得到了易于实现的次优配置方案.仿真结果表明其角速度解算误差接近于最优配置方案,明显优于国外经典的Cub-type方案.     

INS/Vision相对导航系统在无人机上的应用

提出了一种考虑视觉导航设备输出时间延迟问题的INS/Vision相对导航方法,推导了长机与僚机之间的相对惯导方程.给出了长机与僚机之间相对视线矢量测量原理,僚机上设置若干特征光点,长机上的视觉导航设备通过对特征光点观测,得到相对视线矢量.应用扩展卡尔曼滤波融合相对惯导信息和相对视线矢量信息,估计出长机与僚机之间的相对姿态、相对速度和相对位置.针对视觉导航设备量测量存在时间延迟的问题,给出了延迟后量测量与惯导信息融合的方法,最后通过仿真研究证明了该相对导航方法的有效性.     

采用线性模型的惯导平台测试方法

针对惯导平台非线性测漂模型的缺点,提出了以惯导平台加速度计输出为观测量的线性化测漂模型.给出了一种利用三轴转台对平台测试的6位置测试方案.该方案由高精度三轴伺服转台提供测试位置,并使惯导平台与转台闭环工作,处于惯性稳定状态.转台的应用提高了多位置测量时平台测试的位置精度.建立了包含陀螺仪漂移、加速度误差系数等在内的平台模型,利用最小二乘算法对线性化模型误差参数进行辨识.仿真结果表明,辨识方案是可行的.     

基于线性模型的惯导平台测试方法研究

针对惯导平台非线性测漂模型的缺点,提出了以惯导平台加速度计输出为观测量的线性化测漂模型。给出了一种利用三轴转台对平台测试的6位置测试方案。该方案由高精度三轴伺服转台提供测试位置,并使惯导平台与转台闭环工作,处于惯性稳定状态。转台的应用提高了多位置测量时平台测试的位置精度。建立了包含陀螺仪漂移、加速度误差系数等在内的平台模型,利用最小二乘算法对线性化模型误差参数进行辨识。仿真结果表明,辨识方案是可行的     

GPS/SINS组合导航系统在飞航导弹中的应用

研究了ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合导航系统在飞航导弹制导中的应用。文中着重研究位置速度组合模式的ＧＰＳ／ＳＩＮＳ组合导航系统的构成和算法，简化误差模型，引入衰减记忆滤波。仿真结果表明，组合导航系统较准确地给出导弹的位置、速度和姿态信息，大大提高了制导精度     

BDS/GPS整周模糊度实时快速解算

研究了组合系统模糊度解算的模型和组合系统的选星算法,建立组合系统的宽巷载波相位双差观测方程,使用最小二乘模糊度降相关平差(LAMBDA)算法搜索解算宽巷双差整周模糊度,将确定的宽巷双差整周模糊度代入单频载波相位双差观测方程中,解算单频载波相位双差整周模糊度及坐标改正参数.同时,在整周模糊度解算过程中使用选星算法进一步提高了组合系统的模糊度固定成功率.对中国北斗卫星导航系统(BDS)单系统、全球卫星定位系统(GPS)单系统、BDS/GPS组合系统和选星后BDS/GPS组合系统的数据处理结果进行统计分析.结果表明:BDS/GPS组合系统能够显著提高单系统模糊度固定成功率,而经过选星后的组合系统模糊度固定成功率得到了进一步提高.