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。     

基于LabVIEW的捷联惯导姿态更新算法仿真

由于捷联惯导以数学平台取代了物理平台,在姿态矩阵实时解算时引入了不可交换性误差.对采用等效旋转矢量法克服不可交换性误差进行了探讨,并通过LabVIEW软件编制了仿真程序,所得仿真曲线验证了算法的可行性和正确性,为今后捷联惯导的半实物和实物仿真做了前期工作.     

一种惯导观测数据仿真的实现方法

为了满足惯性导航和GNSS/INS组合导航对性能测试和算法验证的需求,提出一种简便的惯导观测数据仿真的方法,用于在室内仿真生成运动载体上的惯导器件的测量值。运用数学仿真的方法,在分析载体运动特点的基础上,给出了载体轨迹和姿态参数的计算方法,建立了惯导器件的观测数据及主要误差项的数学模型,并说明了惯导观测数据仿真方法在硬件平台上的具体实现过程。采用惯导软件接收机进行闭环测试,实验结果表明,该方法能生成正确的惯导观测数据。     

基于Legendre多项式的一种高精度捷联惯导姿态更新算法

高超声速飞行器(hypersonic flight vehicle, HFV)大加速度运动、旋转导弹的高速转动和战斗机的大机动飞行等对捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system, SINS)提出了更高的要求,只有在减小IMU(inertial measurement unit)测量误差的同时改进捷联惯导算法,才能在高动态大机动条件下实现高精度定位。传统的捷联惯导算法,在忽略Bortz方程高阶项后,通过构建圆锥误差补偿项完成高精度姿态解算。在大机动条件下补偿后的残差已不再是可以忽略的小量,激励出的算法误差已严重影响导航解算精度。为了提升大机动条件下的捷联惯导算法精度,用Legendre多项式作基完成角速度函数逼近,以四元数微分方程数值求解为核心,设计一种高精度SINS姿态解算。由于在推导过程中没有近似,在精确数值计算中实现了高阶圆锥误差补偿。在圆锥运动和大机动环境下进行姿态解算仿真,与目前精度最高的四次叉乘圆锥误差算法相比,新算法在圆锥运动下的误差不到其算法误差的1/3,在大机动条件下算法精度可以提升一个量级。基于Legendre多项式的高精度...     

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.     

主动雷达导引头速度信息辅助捷联惯导的组合系统性能分析

主动雷达导引头(ARS)在飞行中段向地面开机，可利用多普勒效应得到沿导引头波束方向的速度测量值，具有辅助惯导的潜力。文中采用卡尔曼滤波算法，建立了导引头波束速度信息辅助惯导的模型。研究表明，利用该测速信息可辅助捷联惯性导航系统(SINS)，构建主动雷达／捷联惯导系统，在不增加导航设备的基础上，可提高纯惯导系统的精度。该系统能给出米级精度的速度信息，明显抑制了惯导位置误差的增长，具有良好的应用潜力。     

弹用捷联式惯性导航系统数值仿真

以某导弹规划航迹为对象,对捷联式惯性导航系统进行了数值仿真.通过规划航迹数据提取出弹体的比力和角速度信息,输入至惯性测量器件模型,以其输出激励导航计算模块,得到弹体的位置、速度、姿态角误差等导航数据,将其与规划航迹中相应的数据对比得到计算误差.同时由捷联式惯性导航系统的误差方程建立SIMULINK模型,给出了模型的仿真结果.对比计算误差与模型仿真结果,验证了捷联式惯导系统数值仿真的正确和有效性.     

基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态解算方法

针对捷联惯导系统姿态算法分析了一种旋转矢量误差估计模型,并从该模型出发,推导了几种高精度的捷联姿态算法。对０这些算法进行了分析、比较和数字仿真。结果表明,本文的基于旋转矢量误差估计模型的捷联姿态算法可以减小动态误差,提高姿态精度。     

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。     

卡尔曼滤波在管道地理坐标定位系统中的应用

针对惯性敏感元件（IMU）采集数据随机误差较大问题,建立了误差模型,应用卡尔曼滤波算法对其进行校正以提高定位精度.利用捷联惯导技术进行管道定位,得出地下管道形状的详细分布,搭建实际电路并对电路进行仿真,对采集的惯性数据用滤波算法进行去噪处理,并且对滤波前后的数据进行比较.结果表明,滤波算法能够有效降低加速度信号中随机误差的影响,可以在短距离内计算出惯性元件运动的轨迹,证明了该检测系统可以通过降低惯性误差的方法来实现对管道地理坐标的定位.     

极区飞行格网惯性导航算法原理

为克服极区飞行时地理经线收敛引起传统机载惯性导航系统力学编排方案无法定位定向的问题,提出了格网坐标系下的惯导力学编排方案。该方案可以直接获得格网航向而无需任何外界参考信息,地心地固坐标系下的位置坐标替代传统经纬度坐标可直接用于飞机定位。推导的格网导航坐标系下的导航误差方程可方便用于组合导航算法设计。仿真分析表明格网导航算法误差特性同常规导航方案的误差特性一致,可以满足极区飞行时飞机的导航需要。     

协方差分析法在调制型惯导系统设计中的应用

对惯导系统进行误差分析是惯导研究的重要工作之一,通过误差分析可以获得系统中每个误差项对总误差的贡献。在旋转调制惯导系统中该项工作尤为重要,需要通过误差分析评判旋转策略对各项误差源的抑制效果。根据系统误差模型建立了误差的状态空间模型,并通过递推和分解将导航总误差分为各种不同误差因素的线性组合。利用推导出的协方差更新方程可以较为快捷准确地获得包含初始误差及器件误差各项误差对总误差的贡献。通过对捷联、单轴以及双轴调制系统的仿真分析验证了所推导分析方法计算出的误差传播规律与已知结论相符,并通过不同的调制策略仿真展示了这种分析方法在评估旋转策略时的快捷性和直观性。     

LS—SVM在捷联惯导系统初始对准的应用

捷联惯导系统（SINS）中卡尔曼滤波的运算时间与系统阶次的三次方成正比,滤波失去实时性,达不到捷联惯导系统的快速性要求。通过研究捷联惯导系统、最小二乘支持向量机和卡尔曼滤波,提出既能保证准确性又能提高实时性的支持向量机初始对准算法。用Matlab软件仿真的结果表明,提出的捷联惯导初始对准算法是有效的。     

弹载捷联惯性导航系统算法及仿真

为了提高制导炮弹对目标的命中概率和毁伤概率,根据末制导炮弹的射程近、飞行时间短的特点,建立简化的捷联惯性导航模型.在等效旋转矢量四元数更新算法基础上,采用优化三子样算法建立捷联惯性导航仿真平台,并通过模拟飞行轨迹和实测弹体飞行数据对系统进行仿真验证.仿真结果表明,采用的算法解算精度明显高于四元数毕卡求解法,同时对弹体飞行的18.95 s时间内实测数据求解姿态的最大理论误差达到10-6数量级,满足实时性和精度要求,同时减小了方向漂移对制导炮弹精度的影响.     

改进的单轴旋转SINS初始对准方法

针对单轴旋转捷联惯导系统中,传统静基座对准的极限精度受器件误差制约的问题,在对静基座初始对准进行误差分析的基础上,提出了一种利用单轴转台实现的初始对准误差修正技术。利用单轴旋转捷联惯导系统本身具有的转动控制机构,通过转位操作,根据对准稳态误差在不同位置的投影关系计算出误差大小,并对系统加以补偿,从而提高系统对准精度。通过仿真试验可以看出:与两位置对准方法相比,该初始对准误差修正技术能够提高精度,并减少对准时间,同时,可以使水平失准角和方位失准角的对准误差显著下降。     

捷联惯导系统静基座的高精度初始对准方法

针对捷联惯导系统静基座初始对准存在精度低的问题,通过加速度计和陀螺仪获得重力矢量和地球角速度矢量,采用解析方法快速地估算出一个满足要求的初始姿态矩阵。借助卡尔曼滤波模型对系统的误差进行分析,并建立系统的状态方程和量测方程,将系统失准角从干扰误差中估算出来,为导航计算提供精确的初始条件。仿真实验结果表明,将卡尔曼滤波技术引入到捷联惯导系统静基座的高精度初始对准过程中,使对准精度和收敛速度均得到了显著改善。     

一种基于自适应抗差CKF算法的改进初始对准方法

捷联惯导初始对准过程中存在大方位失准角的情况,需要通过建立非线性误差模型来对误差进行估计,因此对相应初始对准技术进行了研究。通过分析,构建捷联惯性导航系统和全球定位系统的精准非线性误差模型;基于自适应抗差理论对容积卡尔曼滤波(CKF)算法对随机干扰的统计特性以及观测粗差计算模型进行改进;设计相应的仿真评估测试和实物验证方法,试验结果证明提出的方法在初始对准中具有更强的滤波稳定性、更高的滤波估计精度和更短的算法收敛时间。     

采用线性模型的惯导平台测试方法

针对惯导平台非线性测漂模型的缺点,提出了以惯导平台加速度计输出为观测量的线性化测漂模型.给出了一种利用三轴转台对平台测试的6位置测试方案.该方案由高精度三轴伺服转台提供测试位置,并使惯导平台与转台闭环工作,处于惯性稳定状态.转台的应用提高了多位置测量时平台测试的位置精度.建立了包含陀螺仪漂移、加速度误差系数等在内的平台模型,利用最小二乘算法对线性化模型误差参数进行辨识.仿真结果表明,辨识方案是可行的.     

基于线性模型的惯导平台测试方法研究

针对惯导平台非线性测漂模型的缺点,提出了以惯导平台加速度计输出为观测量的线性化测漂模型。给出了一种利用三轴转台对平台测试的6位置测试方案。该方案由高精度三轴伺服转台提供测试位置,并使惯导平台与转台闭环工作,处于惯性稳定状态。转台的应用提高了多位置测量时平台测试的位置精度。建立了包含陀螺仪漂移、加速度误差系数等在内的平台模型,利用最小二乘算法对线性化模型误差参数进行辨识。仿真结果表明,辨识方案是可行的     

SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究

为克服捷联惯导系统SINS误差随时间积累、长期精度差和全球定位系统GPS易失锁、不易实时控制的缺点,本文研究了SINS和GPS的原理,在惯导误差分析的基础上,同时考虑SINS/GPS组合导航的杆臂误差和时间不同步误差,建立以速度和位置误差为观测量的SINS/GPS系统状态空间模型和观测方程;采用扩展卡尔曼滤波EKF算法对SINS/GPS的组合系统进行信息融合。Matlab仿真结果表明,本文建立的模型组合导航提高了定位精度。