冗余式捷联惯导系统多故障的检测与隔离

针对传统广义似然比故障检测无法实现捷联惯导多陀螺故障检测和隔离的问题,本文提出基于广义似然比故障检测和线性估计思想相结合的多故障检测与隔离方法。以发生多故障的六陀螺椎体垂向对称配置的冗余捷联惯导为对象,采用广义似然比方法对系统进行故障检测,并引入线性估计思想实现陀螺输出值预测,通过陀螺预测值与输出值的残差比较定位故障陀螺,并记录故障信息,实现系统重构。通过仿真和实测数据验证,证明该方法可以准确实现对多陀螺故障检测与隔离,保障捷联惯导系统可靠性。     

四轴陀螺组件突变故障的检测与隔离

针对基于等价空间原理的传统诊断算法无法实现捷联惯导四轴陀螺组件故障分离的问题,本文提出了基于广义似然比法和斜率突变检测相结合的故障检测与隔离方法。分析对比了2种四轴陀螺冗余配置方案的量测性能与故障检测性能;以奇偶残差构建卡方检测量,采用广义似然比法对四轴陀螺组件进行故障检测;引入最小二乘方法拟合陀螺输出斜率,通过陀螺输出数据的斜率变化定位故障陀螺,并记录故障信息,实现系统重构。通过仿真验证证明:所提出的方法可以快速准确的识别故障器件,保证惯性系统陀螺组件的可靠性。     

一种基于MIMU的九陀螺冗余配置

为进一步提高微惯性传感器及测量组合的可靠性和精度,提出了一种新型的基于MIMU的9陀螺斜置冗余设计方案,该系统体现出较好的容错性能.对不超过3个微陀螺发生失效的情况进行故障检测,故障识别率达到91%.分别与无冗余配置、4轴冗余配置、9陀螺正交冗余配置进行了对比分析,结果表明,本配置精度略小于同等元件数量的正交配置,但却具有更好的容错性能,是一种既具有较高精度又具有较高可靠性的配置方式.     

浅议陀螺冗余技术在MEMS航姿系统中的应用

以MEMS惯性器件为传感器构建微小型航姿系统,具有体积小、成本低、抗冲击、适宜大批量生产等优点,但是其可靠性必须通过其它手段来保证,通过MEMS陀螺系统的冗余配置可以有效解决这个问题。主要分析了MEMS陀螺冗余系统的设计要素、配置方案以及故障检测方法,为陀螺冗余技术在MEMS航姿系统中的应用提供借鉴和支撑。     

基于导航坐标系的捷联惯导系统旋转调制分析

针对提高长航时捷联惯导系统导航精度的问题,提出了基于导航坐标系的捷联惯导系统旋转调制方法,并给出了旋转机构的转动方案.应用该方法可以消除调制周期内载体姿态变化对误差补偿的影响.通过推导旋转式捷联惯导系统误差传播方程,说明了旋转调制的误差补偿机理,通过比较基于导航坐标系和基于载体坐标系2种旋转调制方法,证明了基于导航坐标...     

捷联惯导系统的单陀螺方案研究

捷联惯导系统的姿态矩阵微分方程为为由的三个分量组成的反对称矩阵.可由三个单自由度陀螺或两个双自由度陀螺测得,可由计算机算出,所以,捷联惯导系统的惯性测量组件(IMU)需由三个单自由度陀螺或两个双自由度陀螺和三个加速度计组成.本课题的研究目的在于把捷联惯导系统 IMU 中的两个双自由度陀螺减少为—个.     

基于轨迹发生器的捷联惯导算法仿真研究

为了克服基于半实物的捷联惯导算法仿真研究容易受到各种干扰因素影响的缺陷,更好检验仿真性能,提出一种基于轨迹发生器的捷联惯导算法仿真研究方法。通过给出系统结构图,根据任务要求设计出载体的轨迹发生器,从而获得惯性器件和载体导航参数的输出,进而通过捷联惯导解算得出的解算数据与轨迹发生器的输出数据对比,获得载体输出误差数据。最后,对轨迹发生器和误差数据进行Matlab仿真验证,实验结果表明了该方法的正确性和有效性,达到了检验捷联惯导仿真性能的目的,具有一定工程实际意义。     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

基于GFSINS/COMPASS-M1的导弹组合导航技术研究

无陀螺捷联惯导系统与北斗二号卫星定位系统优势互补,组合导航具有一定的工程应用价值.首先设计了一种九加速度计配置方案,基于矢量力学理论,推导了角速度变化方程,利用智能加权和曲线拟合方法给出了其计算方程,并推导了系统误差方程,然后建立了组合导航系统状态方程和观测方程,应用Kalman滤波技术完成了系统参数解算.仿真结果表明,组合导航系统具有精度高、成本低、可靠性好的特点.     

极区内基于雷达辅助的SINS空中对准算法

针对高纬度地区捷联惯导常规对准算法因纬度升高和经线收敛而失效的问题,提出了一种基于格网导航力学编排的极区雷达辅助空中对准算法。以格林尼治子午线为航向参考,定义了格网导航参考系并给出了其导航力学编排及误差方程,解决了极区内惯导定位定向的问题。将雷达量测信息转换到地球地心固联参考系内,解决了雷达量测与惯导量测不匹配的问题。最后,设计了格网系下雷达辅助捷联惯导的空中对准算法。仿真结果表明:对导航级捷联惯导系统(1 nm/h),水平对准精度可达1',转弯机动下方位对准精度达到5',为惯导在极区内的空中对准提供了工程参考。     

捷联惯导误差分析与误差补偿

通过误差分析,讨论了各种误差源对捷联惯导系统的影响.根据惯导系统精度要求,确定了惯性测量元件最大允许误差,从而为选择合理的传感器确定了理论依据.这些传感器组成的惯性测量元件需要经过标定实验来确定系统误差补偿模型中的系数.误差补偿后,通过均匀设计法得到系统精度,满足了精度要求.     

GPS／捷联惯性组合导航系统的性能研究

采用卡尔曼滤波器进行最优组合的GPS/捷联惯性组合导航系统是一种精度高、成本效益好、功能可靠的导航系统。它既能增强GPS接收机的抗干扰能力又能抑制惯导的积累误差。机动飞行和干扰环境下所进行的模拟计算表明,采用C/A码GPS接收机和低精度(0.1°/h陀螺,1×10~(-3)加速度计)捷联惯导所组成的系统,定位精度可达20m(1σ),速度精度约为0.1m/s(1σ)。与纯惯导相比,性能精度约提高2个数量级。系统具有对惯性元件进行测漂补偿,对GPS用户钟差进行估计校正和实现惯性平台空中对准的功能,能缩短地面准备时间,提高飞行器的快速反应能力,是一种在航空、航天等领域中有着广阔应用前景的导航定位系统。     

双滤波器捷联惯导外阻尼导航算法

针对捷联惯导系统导航精度受系统振荡误差严重影响的问题,提出一种基于双滤波器的捷联惯导外阻尼导航算法.该算法设计了两个串行滤波器,第一个滤波器以外速度为参考输入对外部速度作平滑处理并得到捷联惯导系统误差状态估计值,第二个滤波器利用平滑后的高精度外部参考速度,以速度变化量作为外部参考输入进行状态估计,屏蔽速度常值误差对系统的影响,最后,设计信息融合算法,将两个滤波器得到的估计状态进行融合,使得导航结果兼顾双滤波器的优点.仿真验证表明:存在外速常值误差时,相较于滤波器2而言,经过信息融合后的导航误差的地球振荡误差收敛速度明显加快,其短期精度得到显著提高;相较于滤波器1而言,经过信息融合后,其稳态导航精度得到显著提高;该方法具有较高的稳态精度,可缩短外阻尼系统误差收敛时间,有效提高捷联惯导系统导航精度.     

多传感器组合导航系统设计

了多种传感器组合导航系统的设计方法,从系统功能,硬件结构,数据处理算法和故障检测等方面全面深入地研究了分布式多机系统,联合波组合以及基于多传感器冗余方案的故障检测和隔离算法。     

捷联惯导系统十二加速度计配置方案研究

简述无陀螺捷联惯导系统原理的基础上,针对某工程应用背景特点,提出了一种十二加速度计的安装方式,推导了其力学编排,对优化加速度计配置、提高算法精度有一定的现实意义。     

基于光纤陀螺的捷联惯导系统的测试设计

我国煤矿井下瓦斯治理钻孔工程量巨大,目前主要采用人工丈量的方法测量标定开孔方位与角度参数,稳钻时间长、效率低、精度差。针对这一问题,提出基于光纤陀螺的捷联惯导系统开孔参数新方法,该系统采用陀螺与加速度计的捷联惯导系统对钻孔的方位角、倾角进行测量,可以显著提高钻孔方位与角度参数的标定效率与精度,降低管理成本。     

智能结构用于捷联惯导基体振动控制

目的 开展捷联系统智能结构振动控制的研究,充分发挥捷联惯性系统的优势,提高其制导精度,降低制导系统的成本。方法 提出智能结构用于捷联惯导系统的研究方案及设计思想。结果与结论 描述了控制系统的构成及该研究所要达到的预期目的。     

无陀螺捷联惯导系统中圆锥误差的抑制

分析圆锥误差在无陀螺捷联惯导系统中的特性和表现形式,针对系统应用等效旋转矢量方法不能直接提供角增量的特点,设计和优化了角增量的获取方法,利用混沌粒子群算法优化了四子样等效旋转矢量方法中等效旋转矢量计算公式系数,并通过典型圆锥误差仿真实验验证了其能更好地消除圆锥误差的影响,提高系统导航精度.     

FPGA的惯性导航系统设计及实现

设计并完成了基于FPGA的低成本MEMS捷联惯性导航系统.导航系统以FPGA作为主控制器进行实时数据采集和通信,以NIOSⅡ软核处理器进行惯性传感器的数据采集和处理.描述了系统的总体结构和利用六位置法和转台实验对惯性器件进行了补偿算法的研究.通过六位置法和转台实验的测试,对应原理样机的实测数据与补偿后的结果,验证了惯导系统的器件误差补偿方案的可行性.     

捷联惯性组合在舰标定技术研究

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。