强跟踪滤波器在潜射运载器传递对准中的应用

潜射运载器在发射前进行精确的传递对准十分重要.然而潜射运载器的传递对准精度会因为潜艇挠曲变形而受到严重影响.为了解决艇体挠曲变形给运载器传递对准精度带来的不利影响,对强跟踪滤波器在潜射运载器动基座传递对准中的应用进行了研究,设计了强跟踪滤波器,仿真结果表明在潜艇具有很小的机动以及考虑艇体挠曲变形的条件下能够较好地估计出从惯导相对主惯导的失准角.由于该方法不必建立艇体挠曲变形的复杂模型,使得解决挠曲变形对传递对准精度影响的问题大大简化了,具有一定的工程意义.     

空间光-光纤耦合技术进展与实验研究

总结了国内外空间光-光纤耦合技术在无线光通信中的研究进展,以提高空间光-光纤耦合效率为主线,介绍了西安理工大学在该领域的工作,包括空间光光纤耦合自动对准技术、自由空间光模式转换技术、空间光光纤耦合自适应光学波前校正技术、马卡天线的收发一体化技术。介绍了大气湍流中透镜阵列和单透镜耦合至单模光纤的耦合性能、大气湍流中马卡天线作为接收天线时的空间光耦合性能方面的研究进展。最后展望了无线光通信中的空间光-光纤耦合技术的发展前景。     

冗余旋转惯导系统两位置初始对准方法

冗余旋转惯导系统(Redundant Rotating Inertial Navigation System, RRINS)可以在传统旋转惯导系统的基础上,进一步提高系统的可靠性。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体冗余旋转惯导系统为例,研究了两位置初始对准方法。首先以每3个陀螺仪和3个加速度计构成一种组合方式,建立每种组合下惯性器件的零偏与冗余配置相关的解析表达式,并设计RRINS两位置转停方案以估计对应惯性器件的零偏,但是在某些特殊的情况下需要增加观测位置;然后将每个惯性器件在不同组合下得到的结果取均值,并利用该均值对相应惯性器件的测量信息做补偿;最后基于补偿后的惯性器件输出进行RRINS的初始对准。数学仿真和实验验证结果表明,该方法在不同两位置方案下均可有效估计出惯性器件的零偏。仿真中陀螺仪的零偏估计误差在4%以内,加速度计的零偏估计误差基本在2%以内,且相比无零偏补偿的情况,初始对准精度提高10倍以上。实验中水平和方位向的初始对准精度都有提高,航向角对准误差最大减小100倍左右。同时,该方法还可以推广到其他配置方案的冗余旋转惯导系统中,对该类惯导系统初始对准精度的提高具有...     

采用滑模观测器的机载激光通信视轴精度控制

为了提高机载激光通信系统在机体振动和机械摩擦等扰动下的视轴对准精度,提出了一种基于滑模观测器的反步滑模控制方法。首先建立了机载激光通信系统的数学模型,然后通过设计的滑模观测器对扰动值进行估计,同时针对指令转换模块、激光通信模块和电机模块逐步设计了反步滑模控制律,实现对机载激光通信系统视轴的高精度控制。实验结果表明:提出的方法与分数阶PID控制方法相比突出了更优的快速性和准确性,响应时间仅为0.4 s,最大空间对准误差仅为0.3 m,设计的滑模观测器能够快速、准确地估计出扰动值,响应时间仅为0.3 s,最大估计误差分别仅为0.1 m/s、0.06 (°)/s2 和0.07 A/s,大幅提高了机载激光通信系统中视轴的对准精度。     

H∞滤波和Kalman滤波在初始对准中的比较研究

摇摆状态下的捷联惯导初始对准,由于动基座情况下干扰较大,造成对准精度下降.推导了大失准角误差模型,设计了相关的H∞滤波器和Kalman滤波器,并比较了二者的性能.通过静基座和摇摆动基座初始对准仿真试验分析,得出静基座条件下,Kalman滤波性能较好;而在外界干扰较大或系统模型不准确的环境中,Kalman滤波性能恶化,H∞滤波的对准精度优于Kalman滤波,且实时性好,适合于工程应用.     

车载惯性导航仪快速初始对准技术

为了完成车载惯性导航仪在静基座下的对准与标定,提出采厢两位置对准方案.在惯性导航仪粗对准的基础上,建立了含有解算速度项的初始对准模型,并选取水平速度作为观测量.为了兼顾对准时间,采用自适应Kalman滤波器对失准角、惯性器件常值误差和随机误差进行实时估计,完成初始对准和标定.通过多次水平转台对准试验,表明在400 s对准时间内,方位角误差减小到0.7°以内,水平姿态角误差减小到0.04°以内,同时对系统中水平惯性器件的常值误差做出了估计,更加有利于导航精度的提高.     

基于SPAN系统的姿态检测方法的研究

介绍了一种新型惯性组合导航系统-SPAN,阐述了SPAN的工作原理、系统组成、对准技术及在转台上的测试方法和数据处理方法,采用静态、连续匀速运动和正弦运动不同的测试方法,通过同步采集SPAN数据和转台数据,应用MATLAB数据处理软件对系统的输出数据和转台数据进行比对和分析,结果证明,此系统的姿态精度满足所给定的精度指标,具有广泛的应用前景和推广价值。     

四元数扩维无迹卡尔曼滤波算法及其在大失准角快速传递对准中的应用

针对快速传递对准中量测失准角为大角度的情况,在非线性欧拉角误差模型基础上,推导了一种基于乘性四元数的等效快速传递对准模型.为解决四元数在无迹卡尔曼滤波（UKF）算法中的应用问题,提出了一种基于四元数的状态扩维无迹卡尔曼滤波（Q--AUKF）算法.该算法将系统噪声增广到状态向量中,解决了乘性四元数噪声无法进行向量意义下四则运算的问题.针对四元数加权均值规范化的限制,采用平均四元数算法保证其正交规范化要求.最后将其应用到快速传递对准中的仿真实验结果表明,在量测误差角为大角度的情况下,该算法具有更高的估计精度与收敛速度.     

垂线偏差对空中对准航向误差的影响研究

针对性分析了垂线偏差变化对空中对准航向精度的影响.首先给出了常用空中对准降阶滤波模型,分析了垂线偏差变化影响空中对准航向误差的机理.然后通过实测离线数据测试验证了垂线偏差对空中对准航向误差的影响.最后通过误差协方差分析方法仿真了降阶滤波模型在真实世界中的滤波性能.离线测试及仿真结果表明:在给定条件下垂线偏差变化率对航向误差的影响相对其他未建模惯性测量组件误差是主要的,对航向对准误差影响较大,可达0.15°.在中高精度应用中为保证在不同空域内空中对准航向精度考虑采用高精度重力场模型对垂线偏差进行补偿是必要的.