基于加速度计的载体姿态测量模型设计与实现

提出了一种基于加速度计的载体姿态测量模型。使用3个加速度构建载体坐标系,加速度计通过敏感重力加速度,确定重力矢量与载体坐标系之间的关系,进而确定当地水平坐标系与载体坐标系之间的夹角,从而计算测量载体姿态。模型在水平转台上进行了试验验证,试验结果表明,方案可行,且姿态测量精度达到了0.08°。     

GPS航姿系统研究

ＧＰＳ载波相位相对测量精度能精确到毫米级，利用ＧＰＳ测飞机的航向和姿态可以达到较高的精度，但由于飞机的弹性变形，会给航姿测量带来较大的误差。首先阐述了载波相位双差测量航向和姿态的原理，应用最小二乘估计解算基线矢量。然后详细分析了机体弹性变形对航姿测量的影响。并应用卡尔曼波器对弹性变形量进行估计。     

自适应卡尔曼滤波在磁干扰姿态测量中的应用

针对姿态测量系统陀螺仪漂移、周围局部磁场干扰制约姿态测量精度的问题,提出一种基于四元数的自适应卡尔曼滤波(q-AKF)的方法。该方法利用陀螺输出建立姿态解算误差角的状态方程,以磁强计输出构造自适应测量噪声协方差矩阵。仿真结果表明,相比无损卡尔曼滤波(UKF)算法和扩展卡尔曼滤波(EKF)算法,采用q-AKF算法补偿得到的姿态角误差不大于0.5°。q-AKF算法对磁强计进行补偿,能够有效抑制陀螺的漂移误差,提高磁干扰环境下姿态解算精度,具有较高的工程应用价值。     

弹载组合导航算法仿真实现

本文阐述了基于高旋类弹载组合导航系统的功能和精度仿真,该仿真系统利用实弹惯性测量单元数据及卫星导航数据进行算法融合,从而实现空中动态初始对准及姿态位置解算功能.本算法中主要应用了EKF(扩展卡尔曼滤波)技术融合GPS数据和IMU(惯性测量单元)完成初始对准和航姿解算功能,经过算法仿真论证,本算法可以实现弹载体的航姿和位...     

基于惯性系重力的高精度水平姿态确定方法

针对舰载星敏感器定位需依赖外部提供的水平姿态基准,提出了一种基于惯性系重力的高精度水平姿态确定方法。该方法利用星敏感器输出的载体系相对于惯性系的姿态转换矩阵,将加速度计的测量信息投影转换至惯性坐标系,设计自适应滤波器对加速度计投影后信息进行滤波,最大限度地对风浪和加速度计的噪声等外部干扰信息进行剔除,根据提取出的较纯净的重力矢量信息解算高精度的水平姿态,把这一高精度水平姿态作为星敏感器定位所需外部水平基准。仿真结果表明,该方法能有效剔除舰船海上航行时的各种扰动信息,水平姿态精度较高且误差不随时间积累,进而提高了星敏感器的定位精度,满足舰船长时间海上航行对于导航精度的要求。     

基于共轭梯度的MARG传感器姿态解算方法

针对基于惯性测量单元(IMU)的姿态解算算法噪声大、精度低且无法准确解算偏航方向上姿态角变化的问题,提出一种基于共轭梯度算法的MARG传感器系统姿态解算方法。使用加速度计和磁强计测量姿态误差,通过共轭梯度算法对陀螺仪姿态四元数进行补偿和修正,对数据加权融合求解得到飞行器姿态四元数。利用三轴转台对算法稳定性和准确性进行验证,结果表明,该算法能够有效抑制测量噪声,提高姿态角解算的精度。     

加速度计辅助模糊混合捷联姿态确定算法研究

利用模糊逻辑法判断载体运动状态、融合加速度计和捷联姿态解算结果,设计了基于模糊逻辑的加速度计辅助混合捷联姿态确定算法,跑车实验与高精度组合导航系统姿态输出相比,结果表明,该算法能有效抑制捷联姿态解算误差的积累,为低精度微惯性测量元件实现可靠的的姿态确定系统提供了技术解决途径。     

GPS卫星导航系统多频姿态测量技术研究

GPS全球卫星导航系统现代化工作,为多频姿态测量接收机的研制提供了基础条件。针对低轨卫星、导弹、飞机和舰艇等平台对姿态测量的使用需求,给出了由天线单元、测量单元和姿态解算单元构成的多频姿态测量接收机总体方案。研究了基于GPS多频组合噪声残差法实时探测与修复周跳、基于几何约束的单历元模糊度解算等关键技术,并给出了详细的计算方程和流程。对GPS单频定姿接收机和多频定姿接收机进行静态试验,证明后者在测姿精度和解算成功率方面都优于前者。     

机动状态下航姿系统姿态估计算法研究

载体机动时,低精度航姿系统无法准确敏感重力矢量,由加速度计输出计算的水平姿态误差较大.为了减弱运动加速度的影响,提高机动状态下水平姿态估计精度,提出一种自适应卡尔曼滤波水平姿态估计算法.以姿态四元数和陀螺漂移为状态量,四元数姿态更新微分方程为状态方程,加速度计输出为量测量建立伪量测方程.根据加速度计量测更新残差对量测噪...     

GPS载波相位测量载体姿态方法研究

从GPS测姿与传统测姿进行对比入手,介绍了GPS载波相位测量载体姿态的坐标系及其变换,GPS测姿的两种方法,并对影响GPS测姿精度的误差源进行了分析,最后对GPS测姿在实际应用中存在的问题进行了讨论。     

基于双视场弹载星敏感器的姿态测量及误差分析

姿态测量是导弹导航、制导系统的重要组成部分,为提高弹载星敏感器测量姿态的精度,提出了基于双视场星敏感器测量导弹姿态的方法.首先,由单个视场中的导航星求得每一个视轴的方位,然后通过双视轴矢量求得弹体在赤道惯性坐标系姿态,由发射点惯性系和赤道惯性系的关系,可得到导弹在发射点惯性系的姿态,并给出了具体数学表达式.最后,定量分析了双视场中星数目对姿态精度的影响,对合理采用姿态数据,提高测量精度有一定的指导意义.     

一种基于卫星单天线的弹体伪姿态测量新方法

创新性地提出了智能弹药平台卫星导航伪姿态测量方法。作为惯性导航或地磁传感器弹姿测量的补充与备份;基于运动学原理,在不引入惯性测量单元和磁强计的情况下,利用传统卫星导航接收机测量的速度信息,在弹体飞行攻角和侧滑角较小的情况下,实现了弹体三维伪姿态运动学建模与解算;通过坐标变换将伪姿态变换为惯性系坐标,其精度指标满足实际制导需求。     

基于EPNP算法的单目视觉测量系统研究

利用计算机视觉进行姿态测量的方法已广泛应用于现代控制、导航、跟踪等多个领域中。研究并设计了一种基于P4P矩形分布的平面靶标和EPNP算法结合的单目视觉姿态测量方法。首先,利用单相机获取平面靶标图像,经图像处理后得到四个特征点的像素坐标,并使用EPNP算法进行姿态解算;其次,对姿态角测量误差进行了仿真分析,为提高姿态测量精度提供了理论指导和依据;最后,提出一种与高精度二维转台结合的坐标系配准方法,利用该方法对三个方向姿态角精度进行验证。实验结果表明:当绕x和y轴的转动角度在[-6,6]时,姿态测量误差小于0.1,可以满足测量应用需求。     

红外零位走动量测量中的相机姿态自适应补偿

为提高红外零位走动量测量精度,针对测量过程中相机姿态变化误差引起的图像定位精度不高问题,提出了一种CCD相机姿态小角度变化自适应补偿方法。通过理论分析,推导出相机姿态解算公式,建立了CCD相机姿态解算数学模型,然后基于某型红外瞄具零位走动量测量系统,分别针对三种相机姿态,对瞄具分划线在参考坐标系中的坐标进行了对比实验。结果表明,测量精度优于0.01 mil,能减小相机倾斜对红外瞄具零位走动量测量带来的误差,为提高零位走动量测量精度提供了一种相机姿态自适应补偿的新方法。     

基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法

在分析最小二乘算法原理的基础上,提出了一种基于递推最小二乘算法的惯导姿态误差动态标定方法,建立了计算模型,进行了仿真分析.仿真结果表明,该方法具有较高的解算精度和计算效率,航向误差解算精度优于3.5”,水平误差解算精度优于0.15".该方法解决了动态条件下惯导姿态误差实时标定的技术难题,对提高惯导姿态测量精度和测量船外...     

基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析

针对当前方法测量运动目标姿态和位置存在精度较低的问题,将激光视觉技术应用到运动目标位姿的测量中,提出基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析方法。利用三维激光扫描仪和双目相机构成的系统,实现运动目标位姿的测量,分别采用三维激光扫描仪和双目相机采集运动目标的深度信息和二维图像信息,融合深度信息和二维图像信息,获取运动目标的位姿。通过三维坐标和光斑图像坐标、外部参数以及位姿解算之间存在的误差传递矩阵,构建运动目标位姿测量综合误差传递模型,利用误差传递模型对测量结果中存在的位姿误差进行分析,根据分析结果对运动目标位姿测量过程进行改进和优化,提高运动目标位姿测量结果的精度。在模拟风洞的实验环境中,验证了基于激光视觉技术的运动目标位姿测量与误差分析方法的可行性。     

基于视觉导航的无人机自主精准降落

针对传统导航方式精度低、误差大等问题,结合视觉导航设计了一种基于ArUco码的着陆标识。对机载相机采集的实时影像进行图像处理,利用世界坐标系与像素坐标系的映射关系建立无人机位姿估计模型,以特征点坐标解算得到当前无人机与着陆标识物之间的相对姿态估计值,设计并融合误差模型进一步提高定位精确性。通过无人机室外实际应用实验证明,设计的降落标志及新型识别算法大大提高了无人机自主降落的精准性,能更好地满足在军事无人机等高精度降落要求场合的应用。     

基于载体姿态的GPS信号模拟器

GPS姿态测量技术是根据安装在载体上的多天线阵所确定的基线平面来推算出载体的航向及姿态原理。通过将载体姿态信息反映在其多天线阵接收信号状态上,并形成测姿所用的观测文件,以实现对测姿接收机在各种环境条件下的灵活测试。提出了GPS姿态信号模拟的原理设计方案,同时进行了建模与仿真分析,包括从姿态信号生成模拟、多天线阵定位解算到载体姿态解算的一系列完整过程。仿真结果表明,三维姿态角标准差都在0.2°以下,符合实际情况。     

航姿系统矢量场传感器的完全校正

三轴磁强计与三轴加速度计是航姿系统中必不可少的矢量场传感器,其误差校正常采用基于椭球拟合的方法。该方法不能补偿传感器坐标系与载体坐标系间的非对准误差。传感器绕固定转轴旋转时,地磁矢量及重力矢量在转轴上的投影均为常数,利用该性质可克服椭球拟合法的上述缺点,从而实现磁强计与加速度计的完全校正。实验表明,改进的校正方法可使校正后航姿误差减小到1°以内,且操作简单,便于实现航姿系统的现场校正。     

单天线GPS测姿的软件实现

详细介绍了单天线GPS测姿系统的软件部分，软件实现中使用的编程语言是C语言，并以功能为单位采用模块化设计，分为数据接收与处理，卡尔曼滤波，姿态模型三部分，其各部分所实现的功能可以简单描述为：速度矢量分离模块VELOCITY MODULE，实现对GPS接收机所接收导航信息的处理并从中分离出载体在当地地理坐标系下各坐标轴向的速度分量；卡尔曼滤波模块KALMAN MODULE，利用在VELOCITY MODULE中得出的速度矢量，以载体在当地地理坐标系下三轴向加速度分量为滤波对象，可解算出每速度分量所对应的加速度分量；伪姿态模块PSEUDO＿ATTITUDE MODULE，以在VELOCITY MODULE和KALMAN MODULE分别求得的速度矢量和加速度矢量为输入，输出即为载体的在航三维姿态信息，亦称为伪姿态。