加速度计的动态特性对无陀螺微惯性测量组合性能影响的研究

本文以压阻式加速度计为例,探讨了其动态特性对无陀螺微惯性测量组合的影响.首先,建立了9个加速度计的无陀螺微惯性测量组合模型,并推导了该模型的导航方程,然后根据加速度计的动态特性改进了其导航方程,最后进行了仿真验证.从仿真结果可以看出,对于相同的加速度计,输入信号的动态特性越强,惯性组合的误差越大.因而选用动态特性好的加速度计有助于提高无陀螺微惯性测量组合的性能.本文为无陀螺微惯性测量组合走向实用化,提供了理论依据.     

一种大动态惯导技术在旋转弹上的仿真与实验研究

针对大动态环境下旋转弹的特点,在无陀螺惯性测量系统的基础上,采用一种基于MEMS双陀螺多加速度计的捷联惯导方案。该方案可以克服单纯加速度计的惯导方案对加速度测量和安装精度的苛刻要求,实现对弹轴方向角速度的解算。计算机仿真结果表明,导航解算的误差可以满足旋转弹的精度要求。在仿真分析基础上,给出了一种面向炮弹系统．基于FPGA双核处理器结构惯导系统的硬件实现方案。     

SPKF滤波算法在紧耦合GPS/INS组合导航系统中的应用

根据SPKF滤波理论,建立捷联惯导系统在地理坐标系中的误差方程和GPS导航定位的误差模型,设计了GPS/INS的SPKF滤波器。该系统中含有位置误差、速度误差、平台误差角、陀螺漂移、加速度计偏差等17维状态。利用伪距、伪距率的观测信息对全部状态进行观测。对组合导航系统进行了动态仿真,仿真结果表明系统估计状态的导航精度高,系统的鲁棒性好。     

一种新型导航系统在空空导弹上的应用

空空导弹具有重量轻、体积小,工作时间短等显著特点,传统的弹载导航系统主要是捷联惯性导航系统,它包括陀螺和加速度计,将一种新型导航系统——无陀螺捷联惯导/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域;无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)中只包含有加速度计,基于一种九加速度计配置方式,推导了GFSINS系统方程,并给出了导航系下GFSINS/GPS组合导航系统的卡尔曼滤波方程;仿真结果表明:GFSINS/GPS组合导航系统应用到空空导弹领域具有可行性。     

惯性导航技术的发展及其应用

惯性导航技术,通过陀螺和加速度计测量载体的角速率和加速度信息,经积分运算得到载体的速度和位置信息.包括平台式惯导系统和捷联惯导系统.平台式惯导系统将陀螺通过平台稳定回路控制平台跟踪导航坐标系在惯性空间的角速度.捷联惯导系统利用相对导航坐标系角速度计算姿态矩阵,把雷体坐标系轴向加速度信息转换到导航坐标系轴向并进行导航计算.该技术的发展和应用趋势,以惯性导航和GPS卫星导航的组合导航最为典型.     

弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法

提出一种弹载SINS/CNS组合导航系统在线标定方法。该方法将星敏感器安装偏角误差、陀螺漂移及加速度计零偏误差扩维为状态量,利用星敏感器与惯导系统姿态角之间的关系建立观测方程,采用卡尔曼滤波对安装误差及惯性器件误差进行估计和补偿。设计趋于一般运动状态的路径对上述方法进行仿真验证。仿真结果表明,该方法可以实现对星敏感器安装误差及惯性器件误差的估计,其中安装误差估计精度优于0.1',陀螺漂移估计精度优于0.01°/h,加速度计零偏估计精度优于20μg。     

低成本IMU/GPS车辆组合导航系统设计与仿真研究

设计了一种低成本的IMU/GPS车辆组合导航系统.采用低精度的陀螺仪和加速度计作为惯性测量器件,构成惯性测量装置(IMU);然后,将该IMU与GPS构成组合导航系统,通过设计高效的组合导航算法来提高组合系统的定位精度.实验仿真结果表明,该低成本IMU/GPS车辆组合导航系统具有较高的导航精度,同时有效降低了系统成本.     

基于SINS/GPS组合导航的新技术研究

随着GPS姿态测量技术的发展,提出将捷联惯导系统和GPS输出的飞行器姿态信息也可以作为组合导航系统的测量值参与滤波算法.以Kalman滤波为基础,将两个导航子系统测得的飞行器位置、速度和姿态信息进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的导航参数.详细推导了这种组合导航方式的测量方程,并将该组合导航技术应用于某飞行器进行仿真.通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性,具有实际应用价值.     

GPS/SINS/CNS 组合导航在航天器上的应用

针对传统的惯性导航误差模型推导不适合空间应用以及GPS信号传输修正能力有限等问题,提出一种基于GPS/SINS/CNS的组合导航系统总体设计方案。在导航仿真系统中增加组合导航系统性能评估模块,推导了基于J2000坐标系的惯性导航误差模型,给出GPS、SINS与CNS的数学模型,利用扩展的卡尔曼滤波设计组合导航系统,对连续信号和信号中断两种模式进行了仿真。仿真结果表明,该导航系统能很好地满足航天器在轨运行的导航性能要求,能够为航天器提供高精度的测量与导航信息。     

无陀螺的GFSINS/GPS组合导航新方法研究

设计了一种可行的加速度计配置方式以构成无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)，并将GFSINS与GPS构成组合导航系统，提出了组合导航系统的实现方案和组合算法。实验仿真结果表明，与无陀螺捷联惯导系统相比．该组合导航系统的精度和容错性能显著提高。     

无陀螺捷联惯导系统模型研究

无陀螺捷联惯导系统采用加速度计来解算载体相对惯性系的角速度,从而代替角速度陀螺仪。考虑重力影响,对两种不同配置方式的6加速度计捷联惯导系统建立了载体运动参数解算模型,在此基础上提出了一种12加速度计配置方式,从而利用多传感器的冗余信息对算法进行优化,消除了角速度解算过程中求解微分方程带来的累积误差,提高了角速度解算精度。     

捷联惯导系统中补偿安装误差的优化算法研究

在无陀螺捷联惯导系统中。以高自旋弹丸运动姿态测试为研究背景,针对以往解算载体角速度精度不高。导航误差随时间积累较快的问题,提出一种新的十二加速度计配置方案。并在此方案下采用了一种提高角速度解算精度的优化算法,该方法运用阻尼高斯牛顿迭代法对加速度计的安装误差进行补偿修正。进行相应的仿真试验,并与理论值进行误差分析．证实了该方案的可行性和算法的有效性。     

基于非线性最小二乘法的姿态优化算法

在无陀螺捷联惯导系统中,在一种适合高自旋弹丸运动姿态测试的十二加速度计配置方案下,针对由十二加速度计的输出直接解算出角速度的方法中没考虑加速度计的安装误差问题,提出一种提高角速度解算精度的优化算法。该方法基于非线性最小二乘法从姿态角的一组初值出发开始在每一点处进行线性替代的迭代计算,搜索出满足极值点必要条件的最优角速度,从而实现对姿态角的优化解算。实验证明:该方法能有效抑制安装误差,精度高,是可行的。     

惯性/卫星组合导航系统载体姿态角速度提取方法

惯性/卫星组合导航系统在信息融合过程中,需要以运动载体姿态角速度构成误差运动状态矩阵。但一般情况下惯导平台无法输出运动载体的姿态角速度。文中分析了惯导平台框架角与载体姿态角的关系,结合硬件改造与数据处理方法,从惯导平台输出量中提取了运动载体的姿态角速度,完成了惯性/卫星组合导航系统半实物仿真试验。     

旋转弹姿态解算方法研究

针对旋转弹姿态测试中导航误差随时间积累过快的问题,提出了由加速度计和磁强计构成组合测试系统。针对一种十二加速度计配置方案,利用拟牛顿法解决了姿态解算的问题。仿真结果表明,该算法能有效的抑制误差的积累,有助于提高导航精度。     

弹道导弹IMU斜装余度配置设计的系统性能分析

余度技术是提高导航系统性能的一种重要手段,本文对捷联惯性传感器多余度配置技术进行了研究。针对弹道导弹的特点,设计了适用于背景弹道使用的IMU:由3陀螺正交配置的4加速度计斜装配置构成。分析了影响惯性传感器输出的主要因素,建立了惯性传感器的误差模型,研究了斜装对传感器测量的多重影响,尤其是它对非线性误差的较大改善。在此基础上,设计了具有余度配置结构的惯性测量装置(IMU)．针对该IMU,建立了余度配置系统的标定模型。仿真结果表明,采用该IMU的弹道导弹导航性能显著提高,在现有器件精度下有效提高了系统的精度和可靠性。     

基于UKF弹体滚转姿态测量方法研究

利用磁阻传感器和GPS等器件的测量信息,建立了地磁/GPS组合弹体姿态测量解算模型,对弹体姿态信息进行实时测量解算。为了提高弹体飞行姿态测量解算精度,建立了弹道滤波方程,采用UKF算法进行数据滤波处理,结合磁阻传感器的输出信息对弹体滚转姿态进行实时解算。数值计算及仿真结果表明:相比于直接使用GPS输出的速度信息进行姿态解算,通过UKF滤波处理后,可以使得地磁/GPS组合测量解算的结果更准确,提高了弹体姿态解算精度。     

弹道修正引信的无陀螺捷联惯性导航方法

首先分析了加速度计组合测量载体线加速度和角速度的原理。进而讨论了针对火箭炮或身管火炮的捷联惯性导航原理。最后给出了无陀螺捷联惯性导航系统的框图。     

无陀螺惯性测量系统角速度估计算法

针对无陀螺惯性测量系统中角速度解算的难题,文中在分析目前常用角速度解算方案优缺点的基础上,根据Kalman状态估计理论,建立了新的不局限于某种加速度计配置方式的系统状态方程和观测方程模型,推导出了带控制项和系统干扰噪声的限定记忆Kalman状态估计公式,通过一种九加速度计配置方式,对该估计算法进行了仿真验证,仿真结果表明该算法能有效地提高角速度解算的精度,避免了其他角速度解算方案误差发散和小角度符号判断难题.