捷联惯导四子样旋转矢量姿态更新算法

姿态更新算法是捷联惯性导航系统的关键算法,目前姿态更新算法有欧拉角法、四元数法、方向余弦法和旋转矢量法.旋转矢量法可以采用多子样算法实现对不可交换误差的补偿.针对利用陀螺角增量输出进行姿态更新计算带来的不可交换性误差,考虑到导航坐标系在姿态更新周期内旋转比较缓慢的特点,研究了捷联惯导姿态更新的旋转矢量的修正算法,以此为基础详细推导了四子样的旋转矢量算法,得出利用陀螺角增量求解等效旋转矢量的显式形式.该显式形式中直接利用陀螺的增量输出,便于工程实际中应用.     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

捷联惯导系统姿态更新旋转矢量算法的优化

本文研究了捷联惯导系统姿态更新的旋转矢量算法,并以圆锥运动为条件,对旋转矢量算法进行了优化和仿真,分析了锥运动环境下数学平台的算法漂移。     

改进量测的车载捷联惯导/里程计组合导航算法

针对车载SINS/Odometer速度量测和位置量测组合导航算法的潜在缺陷,提出了改进量测算法.在分析里程计输出误差模型的基础上,将里程计标度因数误差和惯导系统安装偏差均列入状态变量,并将1 s内惯导位置增量和航位推算位置增量之差作为量测值进行组合导航.车载试验使用精度为0.02°/h的激光陀螺捷联惯导系统,采用该算法后行驶54 km,定位精度可达行驶里程的0.08％.离线分析进一步证实,改进算法可以快速估计出各项传感器误差、安装偏差和初始对准误差,从而保证系统的定位和定向精度.     

动态捷联惯导/多卫星组合导航自适应联邦滤波算法研究

研究了一种基于动态扰动的滤波算法,用以提高动态扰动情况下捷联惯导/多卫星组合导航系统 的精度和可靠性．该算法采用几何精度因子（GDOP）对量测噪声进行自适应调节,利用卡尔曼滤波器的新息 量对状态噪声协方差阵进行整体控制,同时根据具有时变特性的各子系统误差协方差阵对信息分配系数进行 自适应调节．通过对SINS/GPS/Galileo/北斗组合导航系统的仿真,分析对比了常规联邦滤波、Sage 自适应联邦 滤波和本文所提自适应联邦滤波算法．结果表明,该自适应联邦滤波算法能够有效抑制动态扰动,提高组合 导航系统的精度和可靠性．     

多普勒雷达/光纤捷联惯导组合导航同步方法研究

针对采用ARINC429总线通信的多普勒雷达/光纤捷联惯导直升机机载自主组合导航系统的时间同步问题,提出了一种有效的多普勒雷达同惯导间的软件同步方法;通过判断ARINC429总线上多普勒雷达信号的Label位标志,结合光纤捷联惯导的5ms中断时刻和嵌入式导航计算机提供的计时器,采用插值和外推的方法实现了多普勒雷达与光纤捷联惯导间信号的同步;最后对所设计的系统进行了长航时地面动态跑车试验,系统经同步后的的定位精度验证了所提方法的合理性和有效性。     

无源北斗/惯导组合导航系统技术研究

针对北斗一代系统有源定位体制的缺陷,本文提出了无源北斗/惯导组合导航系统方案：利用无源北斗的伪距信息改善惯导系统的定位精度;利用惯导系统解决无源北斗观测信息不够的问题,提高北斗系统的抗干扰和适用高动态的性能.方案充分利用现有机载设备的数据资源,勿需发射无线电信号,用户容量不受限制,适用于高动态用户.通过仿真和跑车试验,证明该方案是可行的.     

北斗/惯导组合导航中伪码跟踪技术研究

现代北斗卫星通信接收机中,单纯的伪码跟踪环已无法满足高动态、强干扰环境下的伪码同步。组合导航已成为一种发展方向,且在高动态、强干扰的环境下,传统的组合方式也无法使伪码跟踪环的性能达到最优。采用伪码跟踪环与惯导相互反馈的超紧组合方式,解决了伪码跟踪环中跟踪精度与动态性能之间的矛盾,提高了组合导航系统的稳定性。同时又在伪码跟踪环的内部增加了积分控制信号,仿真结果表明,组合方式设计增强了伪码跟踪环的环境适应能力,提高了伪码跟踪环的工作性能。     

车载卫星/惯导组合导航算法优化及精度分析

研究卫星惯导系统优化设计问题,由于惯性系统输出随时间变化存在漂移问题.传统组合导航系统滤波器模型越精细、维数越高,则组合精度越高,但计算量也越大,应用复杂度和成本也越高.为了降低车载应用成本及保证导航精度,针对简化惯导误差模型对组合导航系统滤波精度的影响,提出了一种组合导航系统滤波器优化算法,得出在车载条件下忽略惯导误差方程中计算量大的哥氏效应及地球自转误差项对组合导航精度影响不大,但计算量和成本可以得到减小.选取北京公主坟立交桥作为跑车路线,验证了所提算法的有效性.     

基于低成本微机械惯性测量元件的捷联惯性导航系统

随着智能技术和微电子技术的迅猛发展,以及MEMS运动传感器带来的创新,使国内外的工程师认识到捷联惯导系统应用到人体运动测量领域的重要意义,为运动员、消防员、警察和急救队员的训练提供了有利帮助.首先介绍了捷联惯性导航系统的工作原理,之后详细介绍了捷联惯导系统的硬件组成,并且在Matlab中验证其算法的可行性.为了实现快速开发,再建立Simulink模型,通过Simulink的自动生成转换成嵌入式的C代码,移动到微控制器中.最后连接到显示装置上,实现输出.     

捷联式惯性导航仪设计

针对惯性导航系统成本较高精度低无法广泛使用,设计了一种新型的自主式微惯性导航系统,采用DSP作为导航解算和控制的核心处理器。导航解算算法利用四元数理论进行编写,进而确定载体的速度、位置和姿态。实验结果表明,相对数值误差为10．4％,测试相对误差为10．3％,计算时间为40us。系统大大降低仪器的重量、成本、体积,具有广阔的市场应用前景。     

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。     

捷联惯导计算机设计

介绍了捷联惯导计算机系统的研制，整个系统是以高速数字信号处理单片机TMS320C25为核心的单CPU结构的计算机系统，用16位高精度AD676芯片实现惯性组件输出的模拟量信号的A／D转换，并采用FIFO存储器实现8位数字输出，整个系统具有结构简单、可靠性高等特点。     

基于DSP的惯性组合导航系统精度改进算法研究

提出了一种新的提高DSP惯性组合导航系统计算精度的方法——三量分解法(TSA)，并且使用这种方法改进了惯性组合导航程序，综合测试和跑车试验结果表明，TSA能有效提高基于DSP的组合导航系统的解算精度，消除了计算误差，达到了导航计算机系统小型化、低成本、高性能的目标．     

惯导/里程仪组合导航系统算法研究

惯导系统误差随着导航时间而增长,而里程仪测量误差一般随着运载体行驶距离而增加,惯导系统和里程仪具有互补性,推导了简化的惯导/里程仪组合导航系统的卡尔曼滤波方程,研究了里程仪刻度系数误差校正的方法,并提出了里程仪打滑和滑行故障的判断准则,仿真结果表明：经过里程仪刻度系数校正后,组合导航系统能有效提高定位精度,并且具备一定的容错能力.     

用于短时定位的MEMS旋转调制惯性导航系统

旋转调制技术能通过旋转机构的周期性转动有效地提高惯性导航系统的导航精度.首先,对在短时导航情况下的惯性导航系统和旋转调制惯性导航系统的误差特性作了详细的分析.接着,针对实际的MEMS旋转调制惯性导航系统,介绍了它的系统组成,并通过分析和比较确定其旋转方案和导航解算方案.同时,旋转机构引入的误差被分析和补偿.在此基础上,进行了静态和动态实验,并通过TRMS方法进行了精度评估.实验结果表明,静态实验和动态实验在旋转调制状态下的精度分别达到不旋转状态时的10倍左右和3倍左右.     

GPS/SINS组合导航系统与实现

GPS/SINS(捷联惯性导航系统)组合导航系统是目前较为理想的导航定位系统并在许多领域得到广泛的应用;针对GPS/SINS组合导航系统的实际工程应用背景,建立了该组合导航系统的状态方程与量测方程,设计了组合导航系统的降阶卡尔曼滤波模型以及闭环修正卡尔曼滤波模型;为了验证上述模型,进行了相关的静态试验与动态试验,各导航参数的试验变化曲线证明:该系统模型可行,组合系统的精度完全满足实际需要.