小型战术导弹捷联惯导系统数字仿真研究

在建立六自由度刚体弹道数学模型、惯性器件仿真模型、捷联惯导解算模型和误差处理模型的基础上,设计了小型战术导弹捷联惯导系统数字仿真软件,为研究捷联惯导系统误差提供了数字仿真工具.利用仿真软件验证了捷联惯导模型和算法的精确性,研究了惯性器件误差对系统误差的影响.     

速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究

针对采用惯性制导的弹道导弹,开展速率捷联惯导系统工具误差计算与补偿研究.给出速率捷联惯导系统的测量模型和工具误差模型,推导了加速度计和陀螺仪的工具误差补偿公式,并进行了仿真计算.根据仿真结果,分析了各工具误差系数偏差对导弹落点精度的影响,证明了补偿算法的有效性,为捷联惯导系统工具误差补偿和提高弹道导弹制导精度提供理论依据.     

捷联系统四元数工具误差分离模型研究

惯性器件的误差会使导弹飞行参数计算产生偏差,直接影响导弹的命中精度,通过实验数据分离惯性器件工具误差系数并反馈给数学平台进行误差补偿是提高导弹命中精度的主要手段。在四元数的基础上建立了捷联惯导系统工具误差分离模型,并对该模型进行了工具误差系数分离。仿真实验结果验证了该工具误差模型的正确性,其系数分离结果要优于传统的欧拉角误差模型,该模型的建立为捷联惯导技术的工程实践提供了重要参考。     

捷联式惯导系统在自行火炮上的应用

基于捷联式惯导系统的自行火炮火控系统结构简单、成本低、可靠性高,且可采用一次调炮,调炮速度快、直观、精度高,减少了火控系统反应时间。惯导系统的安装工艺简单、测量直接,减少了误差环节。与平台式惯导系统相比,捷联式惯导系统的尺寸和质量大为减少、可靠性高。随着计算技术的发展和捷联式系统用光纤陀螺和激光陀螺的性价比的提高,捷联式惯导系统在自行火炮火控系统中将越来越多的得到应用。     

成本效益好的捷联惯导系统设计

捷联惯导系统的位置误差和速度误差,通常取决于该系统内部误差参数的量值以及这些误差在飞行中的传播方式。捷联惯导系统内部误差参数中的每一项都可以表征为这样一个随机变量,其在整个惯导系统和飞行中已知变化和零均值呈概率分布。可以建立一个数学“误差模型”,它可以根据每项主要误差源的变化,预测给定飞行轨迹的惯导系统位置误差和速度误差的统计性能。这个“误差模型”还清楚地表明,捷联惯导系统的预期的误差取决于所选择的飞行轨迹。捷联系统设计师可利用这个模型得到符合技术性能要求的每项误差参数的变化范围。这种方法叫做“误差预算”。用这种方法作出的误差预算,可以预测出任一给定飞行轨迹的捷联惯导系统的统计性能。然而,对于象SNU84-1这类机动性能高的飞行器来说,在其动态的飞行范围之内,飞行轨迹有可能大大地激发惯导系统内部的某些误差源,以至设计不出成本效益好的切实可行的惯导系统来满足这一系列飞行的特殊性能要求。因此,我们的偿试是,“尽可能好”地设计惯导系统。引进一套标准飞行轨迹,将使捷联惯导系统的设计师能够建立一个能满足特定飞行轨迹的特殊性能要求的误差预算,而不必对该系统的元件提出不合实际的要求。要获得成本效益好的设计,提出的元件技术要求必须能保证惯导系统在最坏的环境条件下正常工作。在给出捷联系统的误差预算过程中,误差源通常可互相平衡。本文介绍了一种方法,采用这一方法,可望在给定的性能水平情况下,使惯导系统的成本最小。注:在本文中,“成本”可包括惯导系统所需要的任何一种或所有的资源,如使用周期成本、获得成本、体积、质量、能源需要等等。成本也可以是以上这些资源的加权和。     

前言

本文集选登了几篇关于惯导系统及惯性器件方面的论文,主要是介绍美国、德国以及日本等几个国家的有关捷联式惯导系统方面的技术报告,实验总结。其中,“用于战术导弹的半捷联式惯导平台”一文,是西德一九八四年“陀螺会议录”中的一篇文章,该系统属于半捷联式惯导系统,文章中所介绍的系统的减震装置,对于我们研制半捷联式惯导系统的方位平台系统来说,有一定的启示,很有参考价值。“捷联式惯导系统飞行中传递对准时的伪偏置检测”一文,是以色列飞机公司的一篇实验总结报告,作者通过反复模拟、实验等手段,对捷联式惯导系统在传递校准过程中所出现的伪加速度等现象进行了理论上的探讨与分析。“动力调谐干式陀螺的互无干涉控制方法”和“挠性摆式加速度计的研究”以及“改善二阶控制系统特性     

车载激光捷联惯导系统的快速初始对准方法

在车载激光捷联惯导系统中,初始对准是影响系统输出精度的最重要环节.本文首先建立了捷联惯导系统的误差模型,并对系统的误差模型进行了可观测性分析,然后针对车载激光捷联惯导系统的特点,采用卡尔曼滤波方法,对姿态误差角进行了估计,给出了方差仿真曲线.通过计算机仿真结果的分析,提出了一种快速估计方位失准角ψD的方法,从而大大缩短了初始对准时间.仿真结果表明,将该方法应用于车载激光捷联惯导系统初始对准中是有效的.     

车载激光捷联惯导系统的快速初始对准方法

在车载激光捷联惯导系统中，初始对准是影响系统输出精度的最重要环节。本文首先建立了捷联惯导系统的误差模型，并对系统的误差模型进行了可观测性分析，然后针对车载激光捷联惯导系统的特点，采用卡尔曼滤波方法，对姿态误差角进行了估计，给出了方差仿真曲线。通过计算机仿真结果的分析，提出了一种快速估计方位失准角中。的方法，从而大大缩短了初始对准时间。仿真结果表明，将该方法应用干车载激光捷联惯导系统初始对准中是有效的。     

车载旋转调制捷联惯导系统最优对准技术

为进一步提高车载捷联惯导系统的定位定向精度,提高无依托发射的射击精度,对最优对准技术进行研究.将旋转调制技术引入车载捷联惯导系统,并讨论车载旋转调制式捷联惯导系统的最优对准方案,利用增加的旋转机构周期性的旋转,来抑制惯导系统在导航过程中部分常值误差和随机误差,提高系统在初始对准过程中的可观测性和可观测度,从而提高定位精度及方位对准精度.研究结果表明:连续方位旋转对准精度及对准速度均明显优于传统的多位置对准,具有较强的理论意义与实用价值.     

捷联式惯导系统及其软件可靠性的测试研究

文章分析了捷联式掼导系统的含义及其构成,介绍了捷联式掼导系统的软件系统的测试方法和可靠性分析方法,用这种方法,可以高效地对捷联惯导系统的软件系统进行测试.同时,选定了一种错误查出的指数类增长模型,对捷联惯导系统的软件可靠性进行了重点分析.     

弹道导弹捷联惯性导航系统误差传播模型

弹道导弹捷联惯性导航系统(SINS)的误差是由陀螺仪和加速度计交叉影响产生的,与平台误差传播过程有本质区别,本文针对弹道导弹捷联惯性系统的实用模型开展了研究,得到了离散形式的误差传播,通过该模型建立的离散卡尔曼滤波仿真表明,模型准确地反映了捷联惯性导航系统的误差,为组合制导和提高射击精度研究提供了有利条件。     

Research on SINS Error Recursive Model of Ballistic Missile

The strap-down inertial navigation system (SINS) error of ballistic missile is generated by the mutual influence of gyroscope and accelerometer, and the recursive model is completely different from that of gimbaled INS. In the paper, a discrete error recursive model was obtained by studying the applied SINS error model of ballistic missile, and the discrete Kalman filtering simulation based on the model was carried out. The simulated results show that the model can depict the SINS error exactly and provide the advantages for research on integrated guidance and improved hit accuracy.     

减振系统造成捷联惯性导航误差的有限元分析方法

为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。为研究减振系统由于破坏捷联惯性导航与载体之间固联关系而造成的惯性导航测量误差,分析误差机理,提出一种基于有限元的分析方法。在有限元软件中建立带减振器的捷联惯性导航系统模型,利用轨迹发生器生成的运动参数,对载体及惯性导航系统运动过程进行仿真。仿真结束后,从有限元分析结果中提取惯性器件测量数据,经导航解算,得到减振系统造成的惯性导航误差。研究结果表明,有限元分析方法能够实现减振系统造成惯性导航误差的定量分析,使得可以从捷联惯性导航测量精度的角度进行减振系统优化设计。     

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...     

一种星敏感器与捷联惯导高精度安装误差标定方法

针对高精度标校星敏感器和捷联惯导之间安装误差问题,捷联惯导和星敏感器均能输出相对惯性空间四元数的特点,提出了一种基于误差四元数与角速度测量值的算法,建立星敏感器和捷联惯导的安装误差模型和系统观测模型．采用“粗校准＋精校准”的两次估计滤波方法,最终达到提高姿态确定精度的目的。仿真结果证明了该方法的有效性和可行性。     

车载试验辨识SINS工具误差系数方法研究

文中首先给出SINS误差模型及其误差分离模型，然后给出车载试验中使用的外测手段。最后重点分析了通过车载试验辨识惯导系统工具误差系数的基本方法及提高辨识准度需要努力的方向；在仿真算例中进一步分析了不同试验方案对辨识结果的影响。     

空基激光陀螺捷联惯导系统导航精度的分析与研究

从现代导弹的实际情况出发, 通过对空基激光陀螺捷联惯导系统导航工作原理的分析, 总结了空基激光陀螺捷联惯导系统导航误差产生的原因, 归纳了激光陀螺和加速度计的误差模型和补偿.     

基于条件数理论的高维组合导航系统可观测性分析

为了更好地完善惯导系统误差补偿和抑制技术,对SINS/GPS组合导航系统进行可观测性分析,从而对系统误差进行补偿,提高导航精度。利用分段线性定常理论得到系统的提取可观测性矩阵,再计算该矩阵的条件数,根据条件数分析在不同量测及不同机动方式下系统的可观测性。针对SINS/GPS组合导航系统,建立高维数学模型,设置复杂运动轨迹,比较不同量测下误差源的可观测性。仿真结果表明:与机动方式的激励作用相比,增加量测能更有效地提高系统的可观测性。