单轴旋转捷联惯性导航系统加速度计尺寸误差标定方法

加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差与尺寸误差的数学模型;为进一步提高标定效果,引入加速度计等效误差作为扩展观测量,利用可观测性分析方法设计具体的标定路径,通过滤波获取尺寸误差参数。仿真和实验结果表明,相比仅以速度误差为观测量的方法,该方法可以实现对加速度计尺寸误差的更高精度快速标定,导航速度解算误差可降低约50%.     

一种面向捷联惯导系统设计/验证的仿真平台设计

针对捷联惯导系统的实际应用需求,在Matlab/Simulink环境下设计并实现一种面向捷联惯导系统设计/验证的仿真平台。该平台主要由轨迹发生器、惯性测量单元模块、捷联解算模块、卡尔曼滤波器模块、导航性能评估模块等组成,在其上可方便的完成捷联惯导系统算法的设计验证、系统误差分析、惯性元器件误差分配及试飞数据的离线分析等功能。研究结果证明了该仿真平台的有效性和实用价值。     

捷联式惯导系统动态误差分析

根据捷联式惯性导航系统误差方程,分析了载体运动状态下系统的动态误差特性,并讨论了陀螺漂移、加速度计零位误差及初始误差对系统误差的作用。仿真数据由轨迹发生器产生,与以往的仿真方法相比,此方法接近实际情况,更能全面分析系统动态误差特性。     

一种新的激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度，对惯性器件误差进行了原理上的分析和说明，并针对由国内某型激光陀螺构成的惯性测量器件进行了误差分析。在此基础上建立了精确的误差模型，并采用多位置标定法标定出了加速度计的误差系数，采用分立标定法标定出了陀螺的误差系数。     

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。     

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.     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。     

一种新的激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对惯性器件误差进行了原理上的分析和说明,并针对由国内某型激光陀螺构成的惯性测量器件进行了误差分析.在此基础上建立了精确的误差模型,并采用多位置标定法标定出了加速度计的误差系数,采用分立标定法标定出了陀螺的误差系数.     

捷联惯性测量解算方法及测高误差估算

应用四元素法的捷联算法,采用Matlab编程.积分运算采用经典4阶Runge-Kutta算法实现.捷联惯性测量中数学平台和定位解算包括参数初始化、计算装置从惯性器件实时读取数据、载体所在位置重力加速度值计算、速度和位置积分运算等.对可预测的直线轨迹、曲线轨迹对其算法和所编写程序的正确性进行了验证.同时结合一载体运动轨道参数,对各因素对测高误差的影响进行估计,结果证明该方法可行.     

惯性/星光制导误差分离的可观测度研究

基于捷联惯性测量组合和星敏感器的“惯性+星光”复合导航方式综合了两种导航方式的优点,可以实现组合导航的高动态和高精度。研究了惯性/星光组合制导捷联安装的系统误差模型及其可观测度分析方法,计算了在不同位置进行误差分离的系统状态可观测度,并通过数学仿真证明了该分析方法的有效性,可应用于惯性/星光制导方案在线分离惯性失准角和安装误差角的方案快速论证。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。     

捷联惯导系统圆锥误差分析

圆锥运动是刚体运动的一种几何效应，在圆锥运动下产生的圆锥误差是捷联惯导系统的重要误差源。产生圆锥误差的运动学机理表明，该误差在捷联惯导系统中只能通过系统设计和算法补偿等方法使其尽量减小而无法完全消除。本文在分析了圆锥误差的运动学机理的基础上推导了由于安装误差、陀螺量化误差、陀螺频带选取等因素影响下圆锥误差的大小。同时介绍了描述刚体圆锥运动的Goodman Robinson理论，应用该理论推导出了圆锥误差的一种有效修正算法，并通过仿真进行了验证。仿真结果表明，采取提高硬件精度和软件补偿的方法可以有效地降低圆锥误差对系统精度的影响。     

战术导弹捷联惯导系统误差分析

根据捷联惯导系统（SINS）误差方程．推导出了单通道误差解析解．利用从弹道中提取的弹体系线加速度和角速度激励惯导模型，并进行了蒙特-卡洛仿真，验证了解析解的正确性。在工程实践中．应用本文提出的方法可以对捷联惯导系统进行误差分配并进行性能评估，具有一定实用价值。     

阻尼状态下捷联惯导系统组合导航方法探讨

惯性导航系统在干扰量的作用下,会产生周期性的振荡误差及随时间积累的误差。引入阻尼网络可以对系统振荡误差进行阻尼。而利用外界位置或速度信息则可以修正随时间积累的误差。选择合适的阻尼网络,建立阻尼状态下系统的误差方程,是对长航时激光捷联惯导系统在阻尼状态下的组合导航方法进行分析的基础。计算机仿真和工程试验结果表明：与无阻尼时的导航结果相比,该方法能够一定程度上抑制误差的振荡和随时间的积累,提高了系统的精度。     

捷联惯导/里程计高精度组合导航算法

针对里程计(OD)刻度系数误差和惯导安装误差角对车载捷联惯导(SINS)/OD组合导航系统的影响,重新推导并建立了新的量测方程,在此基础上加入故障检测的方法,从而构成了新的组合导航算法。该组合导航算法能够有效地提高组合导航精度,及时准确地检测出量测故障;同时该组合导航算法同样适用于车辆运动学约束辅助导航模式,为OD发生故障时提供了一种容错方案。仿真结果验证了该算法的有效性。     

纵向振动对捷联惯导误差影响半解析表达式研究

针对实际动态工况条件下捷联惯导输出与静态条件下输出存在一定误差的问题,在仅考虑纵向振动的条件下,将飞行器仪器舱内的惯导系统等效为杆与阻尼弹簧振子的组合系统,利用复模态分析方法使方程解耦,并推导了动态扰动环境中惯导加速度响应的半解析表达式,给出了实际敏感加速度的包络范围,指出捷联惯导加速度计敏感值变为围绕真实值分布的随机变量是动态环境条件下产生加速度误差的根本原因之一.     

捷联惯导系统级余度技术研究

为了防止捷联惯导系统由于长时间工作而导航精度变差，对导航系统之间的互补性进行了研究，介绍了SINS／GPS与SINS／DNS两套综合导航系统方面的内容．通过对系统误差、性能的分析及仿真，给出了组合导航子系统的故障检测与隔离算法．该结果表明，采用组合惯导余度技术在工程实践上确实可以解决捷联惯导系统长时间工作而导航精度变差的问题．     

三轴旋转惯性导航系统的旋转控制建模研究

为了减小载体运动对于旋转惯性导航系统误差调制作用的影响,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型。基于三轴框架结构定义合理的坐标系,分析载体运动在三轴框架中的传递过程,建立载体运动与周期性旋转惯性测量单元运动之间的数学解析关系。在此基础上,根据欧拉动力学方程,建立三轴框架运动与电机力矩、载体运动之间的动力学模型。联合载体运动传递过程和动力学模型,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型,得到了载体运动过程中外环轴上的转动惯量随俯仰角而实时变化的解析形式。仿真和实际实验验证了理论分析结果,可为旋转控制算法设计提供理论参考。