一种改进的三子样划桨误差补偿算法北大核心

针对在捷联惯导系统速度更新的过程中,采用增量解算需要对划桨误差进行补偿。提出一种利用已解算前两个周期的角增量和速度增量的改进三子样算法。首先,对划桨误差的产生机理进行简要分析。根据误差最小原则,推导出一组优化系数,优化算法相较于传统算法在算法误差上有明显减少。通过仿真实验证明了该方法的有效性,在导航误差中,解算精度有所提高。     

一种改进的三子样划桨误差补偿算法

针对在捷联惯导系统速度更新的过程中,采用增量解算需要对划桨误差进行补偿。提出一种利用已解算前两个周期的角增量和速度增量的改进三子样算法。首先,对划桨误差的产生机理进行简要分析。根据误差最小原则,推导出一组优化系数,优化算法相较于传统算法在算法误差上有明显减少。通过仿真实验证明了该方法的有效性,在导航误差中,解算精度有所提高。     

单轴旋转航位推算系统姿态误差补偿方法

针对水下载体在航行过程中由于旋转引起导航定位误差问题,对旋转航位推算导航系统进行误差分析,采用姿态四元数法推导了姿态误差方程,并提出将加速度计信号周期性变化提取的姿态角作为量测的姿态误差补偿方法,利用Sage-Husa自适应滤波器估计姿态误差并进行补偿,从而抑制陀螺漂移的影响.通过不同路径下的仿真研究,表明该算法能够提高单轴旋转航位推算系统姿态解算精度,在400 s时,姿态角精度可提高40％以上,定位精度提高49％.     

高动态载体的捷联航姿算法仿真研究

在总结旋转四元数方法和旋转矢量三子样优化算法的基础上,以高动态栽体为对象,将2种航姿算法在Matlab环境下进行了仿真对比.仿真结果表明,在典型圆锥运动下,旋转四元数方法没有补偿不可交换误差,解算精度较低.旋转矢量优化算法在高动态栽体的航姿解算中的姿态描述是有效和适用的.     

激光陀螺零偏误差复合信号补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统,激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求,研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性;在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上,引入二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上的压电陶瓷的输出信息进行复合建模;利用非线性拟合能力强的支持向量机算法,针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明,该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

捷联惯性系统中 IMU 安装误差及陀螺漂移的估计

为减小IMU 安装误差及陀螺漂移对捷联惯性系统导航参数精度的影响,采用速度/姿态角组合匹配传递对准模型的误差方程和IMU的安装误差角方程结合的方法组成新的滤波器模型,并引入改进的BP神经网络算法,实现了IMU安装误差及陀螺漂移的快速有效估计.为对捷联惯性导系统的各项导航参数进行修正和补偿、提高导航精度提供了依据.     

基于复合信号的激光陀螺零偏误差补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统，激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求，研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性，在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上，引入了二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上压电陶瓷的输出信息进行复合建模，利用非线性拟合能力强的支持向量机算法，针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明，该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

地磁陀螺复合测姿系统误差补偿方法

针对三维地磁姿态检测系统不能独立求解姿态角的问题,提出了一种基于地磁陀螺复合的弹丸姿态检测方法,在分析MEMS陀螺误差来源的基础上,建立了二维MEMS陀螺的误差模型,通过最小二乘法拟合求得误差补偿系数,最后利用补偿算法对二维MEMS陀螺的两路角速度输出矢量进行校正。经过一系列实验,结果表明,校正后的角速度矢量的零偏基本消除,误差波动幅值明显减小,利用角速度矢量计算得到的偏航角误差减小到1.757 7°,测量精度提高提高近12倍,基本能够满足三维地磁传感器姿态检测系统对外部基准角的要求。     

恒速偏频激光陀螺系统航向敏感误差的在线标定与补偿

以单轴恒速偏频激光陀螺系统为研究对象,建立了静基座初始对准时系统中标定参数变化误差对航向敏感误差影响的数学模型。为克服外场测试环境下难以分别精确估计各标定参数的限制,提出将安装关系矩阵参数误差对航向敏感误差的作用视为一个整体进行标定;不需要外部基准,即可基于最小二乘算法实现航向敏感误差系数的在线标定。采用标定得到的航向敏感误差系数,利用原理样机进行了在线补偿精度实验测试。实验结果表明,所提出的在线标定与补偿方法能够有效消除航向敏感误差,提高初始对准航向角精度。     

捷联惯导惯性系对准误差分析

针对捷联惯导晃动基座下惯性系粗对准两种不同的计算方法,分析了由陀螺常值漂移和加速度计零偏引起的漂移误差（即平台失准角）、刻度误差和歪斜误差,并推导了这些误差项与惯性元件误差之间关系的解析表达式。结果表明：两种惯性系对准算法的平台失准角具有相同的极限精度,并且与传统解析对准法的精度一致;惯性系对准法的歪斜误差很小可以忽略,但需对姿态阵正交化以消除刻度误差的影响。     

光纤陀螺惯性导航算法及其仿真

针对角速率和比力输入时的惯性导航算法进行了深入的研究。对高动态环境下的不同的姿态更新算法进行了对比研究,提出了一种新的速度和位置更新中的转动补偿算法,它将低动态和高动态(划船效应和涡卷效应)转动效应合二为一进行修正。并对系统算法进行了计算机仿真研究,最后给出了仿真结果。     

基于ADIS16375的误差补偿在姿态解算中的研究

在捷联惯性导航系统姿态解算的过程中,陀螺仪器件自身测量精度起到了重要作用。在ADIS16375元器件进行了工厂级校准和提供可选择滤波器库的基础上,针对影响姿态解算精度的最主要的两类误差:固定零偏和随机噪声,建立一种简单实用的特性模型。分别对固定零偏进行校正和采用小波滤波对陀螺仪误差进行补偿。试验结果表明陀螺仪误差补偿在静止状态零偏稳定性和角度漂移抑制方面有显著提高,而运动过程中在对角度漂移抑制的同时也提高了姿态解算精度。     

低成本微小型无人机航姿测量系统设计

根据微小型无人机航姿测量需求,利用MEMS传感器设计了一种低成本的航姿测量系统．针对低成本MEMS陀螺仪本身漂移较大、容易发散、无法完成较长时间较高精度测量的特点,提出一种实时性强、计算量小的信息融合方法．利用地球重力场、地磁场2个参考向量,采用互补滤波对不同传感器的数据进行融合,实现提高该航姿测量系统测量精度的目的．实验结果表明,该航姿测量系统的更新速率达到450Hz,姿态角测量误差〈1°,航向角测量误差〈2°,能够满足微小型无人机航向和姿态测量需求．     

系泊状态下舰载捷联惯导系统自对准研究

系泊状态下舰船发生三轴摇摆，使惯性元件中附加摇摆信息，严重影响对准精度。给出了较为完整的对准办案：在粗对准阶段，将惯性元件输出数据进行预处理以实现姿态矩阵的粗略估计；住精对准阶段，采用参数辨识法计算角速度和角加速度以实时估算杆臂K度，实现对杆臂误差的补偿，并通过卡尔曼滤波完成对姿态的精确估计。仿真结果表明：粗对准方案能够较准确地实现水平姿态跟踪，参数辨识法避免了对角增最二次微分引入的误差，验证了方案的可行性。     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

GFSINS角速度代数提取算法设计

针对无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)获取的姿态角信息包含角加速度项、角速度平方项以及角速度交叉乘积项的特点,在姿态角速度开方算法的基础上设计了对数提取算法.该算法充分利用计算机对数运算的特点,通过简单的代数运算避免了以往姿态角提取时积分过程存在误差积累、开方过程存在的符号判断和除法溢出的问题.仿真结果表明,该算法在精度和稳定性方面均要优于现有的积分算法和开方算法,可以为后续高精度姿态信息提取算法提供输入.     

陀螺/星敏感器组合技术在卫星姿态确定系统中的应用

为了满足军用卫星姿态测量高精度的需要,提出了基于状态估计法的陀螺仪和星敏感器组成的卫星姿态测量系统的方案.应用广义卡尔曼进行状态估计,同时为了避免由非线性和小角度引起的计算误差,采用四元数法代替通常的欧拉角法进行计算,经分析得到该系统状态模型和观测模型.通过仿真证明,此方案能达到高精度军用卫星姿态确定系统的要求.     

坦克底盘角振动对火炮射击精度影响机理研究

实车试验表明,在行进间射击试验时,当车辆超过一定车速(行进间射击车速)时,射击精度或射击命中率会发生大幅度的下降。针对这个问题,建立了坦克底盘角振动导致的射击偏差的数学模型;并结合实车试验数据,对射击延迟时间内底盘角振动造成的火炮射击偏差进行了全面分析。分析研究表明:在相同的行驶车速条件下,车辆底盘角速度、姿态角变化量随着射击延迟时间的增大而增大;在相同的射击延迟时间内,车辆底盘角速度、姿态角变化量与射角偏差随着行驶车速的增大而增大;其中射角偏差引起的目标距离偏差是弹丸横向速度导致的目标距离偏差的3倍~5倍。因此,随着行驶车速增加而增加的射角偏差增大是行进间射击车速受限的主要原因。     

基于磁强计和光纤陀螺的小卫星姿态确定非线性滤波算法

提出了一种小卫星姿态确定的非线性滤波算法,该算法利用三轴磁强计和光纤陀螺作为姿态敏感器。在非线性滤波器的设计中,从两个方面对平方根sigma点卡尔曼滤波方法进行改进。第一,把姿态四元数的矢量部分、光纤陀螺的漂移和噪声组合,得到滤波器的增广状态向量;第二,分别建立向量旋转模型、最优化模型和误差四元数乘法模型来确保非线性滤波过程中四元数的归一化约束。仿真分析结果表明,本文提出的非线性滤波算法能够有效地提高小卫星的定姿性能,与扩展卡尔曼滤波相比,具有较高的精度、稳定性和较快的收敛速度;与无迹卡尔曼滤波相比,收敛性相当,但是精度略优,稳定性和计算效率较高。