舰载武器SINS速度+姿态匹配传递对准建模与仿真

基于舰船不刻意机动就可以实施传递对准,提出了舰载武器捷联惯导系统(SINS)在低机动条件下借助海浪或减摇鳍助摇实现快速精确传递对准的方法.采用卡尔曼滤波技术估计子惯导的安装误差角和弹性变形角,研究了一种引入舰体挠曲变形的"速度 姿态"匹配传递对准方式,并提出一种高精度杆臂效应误差补偿算法,克服了速度和姿态匹配量测量易受杆臂效应和舰体挠曲变形的干扰.仿真结果表明,该方法在舰船低机动条件下能够实现舰载武器SINS传递对准,且具有稳健的对准精度和快速性.     

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.     

基于误差分离的初始对准方法研究

为满足惯导系统初始对准中精度和快速性的要求,提出了初始对准新方法。深入研究了初始对准的原理;引入了新的姿态误差模式,分析并推导了新的坐标矩阵模型,采用分步处理误差的方法,改善航向角误差大而积累的问题;利用水平姿态角进行递推运算,免除了航向角误差对水平姿态对准的影响,提高了航向姿态对准的精度。最后,建立了基于误差分离的惯导系统仿真平台,通过实验证实了误差分离方法的有效性。     

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。     

舰载机初始对准综述

舰载机对准技术由于杆臂较大且未知、大方位失准角以及紧急情况下的快速对准等问题,与舰载武器、机载武器的初始对准都有所不同。本文针对舰载机的初始对准问题,阐述了国内外舰载机对准技术的发展,对舰载机对准问题的关键技术如匹配方式、误差补偿模型和滤波算法进行了详细的介绍,最后,初步分析了舰载机对准技术的研究方向。     

舰载导弹中的捷联惯导系统在动基座上的初始对准

为使舰载导弹中的捷联惯导（子惯导）无论在舰船航行或停泊状态，也无论有、无摇摆运动，均能进行对准，首先采用了比力传递对准。虽然加速度计零偏也会造成对准误差，但比速度传递对准中的速度误差造成的对准误差小得多。这里把导弹在舰上放置姿态角（放置角）作为对准变量，因它是常量，使对准运算变得简单。通常舰上惯导（主惯导）的精度高于子惯导的精度，舰在海洋中一般都存在着摇摆，并且其角速度是时间ｔ的非线性函数。利用上     

激光陀螺捷联惯性导航系统解析对准误差特性分析

为使惯性器件精度满足初始对准要求,对激光陀螺捷联惯性导航系统初始对准的误差特性进行了分析。从解析对准法的增量计算公式出发,采用扰动法推导了惯性器件测量误差带来的对准失准角及其随机特性,并根据姿态角与姿态矩阵之间的关系分析了对准失准角带来的姿态角误差。通过仿真和试验对理论分析结果进行了验证。研究结果表明：对准误差均值取决于惯性器件的常值误差和载体姿态,与对准时间无关;对准误差标准差和惯性器件的随机游走系数与载体姿态有关,且与对准时间的平方根呈反比。     

基于平方根容积卡尔曼滤波的SINS大失准角快速对准方法

为提高大失准角情况下捷联惯导方位失准角的收敛速度,提出了一种以水平速度误差和等效东向陀螺输出为观测量的快速对准方法。推导了基于欧拉平台误差角的非线性误差模型和非线性观测方程,采用平方根容积卡尔曼滤波作为非线性滤波器。数字仿真表明,新方法的方位失准角收敛速度明显优于常规方法,适用于三个失准角均为大角的情况。最后,针对对准精度提出几点看法和建议。     

传递对准中时间延迟误差补偿与滤波模型

针对惯导系统大方位失准角传递对准问题,建立考虑时间延迟的测量方程,并针对误差模型的噪声和统计特性不确定问题,通过一种最佳自适应估计衰减因子的方法,建立了衰减记忆自适应卡尔曼滤波模型。仿真结果表明,该模型在考虑时间延迟误差时,可以提高固定失准角估计精度,并缩短对准时间。     

考虑动态挠曲变形时的传递对准方法研究

针对传递对准过程中存在的动态挠曲变形的问题,本文提出了一种"量测失准角+速度"匹配的快速传递对准方法。通过将动态挠曲变形模型的相关变量引入到传递对准状态方程中,从而降低动态挠曲变形对传递对准精度的影响。仿真结果表明,该方法有效降低了动态挠曲变形对传递对准精度的影响,满足传递对准的高精度和快速性要求。     

舰载武器捷联惯导系统初始对准方法研究

摇摆运动及杆臂效应误差是影响舰载武器系统对准精度的主要因素。基于舰载武器特点，建立了捷联惯导系统（SINS）在摇摆基座下的误差模型，详细分析了一种舰载武器的自主式初始对准方案，在传统反求杆臂长度补偿杆臂效应方法的基础上，提出了一种新的补偿杆臂效应的方法．并通过仿真验证表明，该方法比传统的杆臂长度补偿法具有更高的精度，研究结果可为舰载武器对准方案的选择与设计提供理论依据。     

惯性导航系统动基座对准对舰舰导弹捕捉概率的影响

采用惯性导航系统的舰舰导弹作为海战场最重要的攻击武器,能否快速准确地在舰艇上对导弹捷联惯性导航系统进行初始对准,是影响舰舰导弹捕捉概率的重要因素。动基座对准误差导弹捷联惯性导航系统作为的初始误差,会随着工作时间增长不断累加,导致末制导雷达开机时导弹散布误差和航向误差角不断增大,将致使末制导雷达的捕捉概率下降。基于动基座初始对准误差对导弹飞行控制误差的影响,以目标位置误差圆分布为基础,建立舰舰导弹捕捉概率计算模型,通过不同条件的参数设置,仿真计算出某型舰舰导弹动基座初始对准误差对目标捕捉概率的影响。结果表明捕捉概率近似线性下降,下降值约为静基座对准时的4.2%~6.5%.     

里程计辅助的 SINS 行进间对准方法

为实现车载捷联惯导系统在行驶条件下的初始对准,提高车载武器系统的机动能力,提出一种里程计辅 助的捷联惯导系统行进间自主式对准方法。通过推导载体坐标系下的速度积分方程,利用姿态矩阵的链式法则,将 惯导初始对准转化为初始姿态的最优确定问题,进而采用 QUEST 算法求取初始姿态矩阵,并给出了算法的离散化递 推模型,实现了导航前一刻的行进间自主对准。仿真结果表明：该算法在无需任何先验姿态信息的条件下,能实现 捷联惯导系统的行进间快速高精度对准。     

舰载探测系统效能分析

依据作战舰艇探测系统所要完成的任务,以舰艇探测系统的观察效能、跟踪效能和兵力引导效能为参数综合评估舰载探测系统的效能,根据概率论建立了数学模型,并进行了定量计算。研究结果对更好地发挥舰载武器的作战效能及单舰观察组织训练具有一定的指导意义,并为海上编队联合探测体系的建立,提供了科学依据和基础。     

舰载直升机引导反舰导弹超视距攻击误差分析

使用舰载直升机引导反舰导弹进行超视距攻击是未来水面舰艇导弹攻击的一种重要样式,对反舰导弹超视距攻击时的舰载直升机引导误差进行了分析研究,提出了一种以误差传递理论为基础的直升机引导定位误差分析方法;并以单向相对定位为例,详细分析了舰载直升机进行超视距引导时的误差,得出了引导误差计算公式,并给出了相应的仿真验证。     

初始对准误差对导弹自控终点误差影响分析

潜射导弹初始对准误差会产生导弹自控终点误差,通过理论分析,建立了由初始对准误差对自控终点误差的影响模型,并对该模型进行简化,最后,依据潜射反舰导弹初始对准结果了进行仿真计算,结果表明,该模型能避免烦琐的运动学建模和编程计算过程,为在项目论证阶段不具备完备的总体数据的支持条件下,进行初始对准精度指标分配提供理论依据。     

舰艇姿态对作战系统动态对准精度的影响分析

为提高舰艇作战系统动态对准精度,笔者以舰载三坐标雷达为例,研究了舰艇姿态对作战系统动态对准精度的影响。建立了作战系统对准的坐标系,推导了其中主要的坐标转换,计算了舰艇姿态引起的传感器测量误差,分析了舰艇摇摆对动态对准精度的影响,并进行仿真实验。仿真结果表明：舰艇艏摇角造成了传感器测量的方位角误差,舰艇的纵摇角、横摇角造成了传感器测量的方位角和俯仰角误差,但舰艇姿态对传感器的距离测量影响较小。需要在后续的动态对准数据处理过程中对误差进行修正,从而满足舰艇作战系统动态对准的要求。     

水中兵器捷联惯导传递对准分析

针对国产水中兵器使用过程中出现的2个突出问题,通过分析捷联惯导系统的传递对准过程,包括对准的功能、数据、过程、阶段、结果、考核指标、开始时间以及对发射平台的要求,找到了产生这2个问题的原因,并对水中兵器的传递对准过程给出了修改建议。