高超声速飞行器组合导航系统研究

为提高高超声速飞行器的导航精度,在SINS/GPS位置、速度组合导航模型基础上增加了GPS姿态信息,推导了姿态算法中姿态角误差与平台误差角的关系。通过理论分析说明了其可消除数学模型误差,提高系统的姿态精度,并以此建立了SINS/GPS组合导航系统姿态、位置、速度观测方程。通过仿真验证了该算法的有效性,结果表明SINS/GPS姿态、位置、速度组合导航可以有效提高高超声速飞行器导航定位精度。     

GPS/INS全组合制导火箭弹姿态仿真研究

建立了状态变量为15维的组合系统动态方程,对运用GPS姿态测量系统的GPS/INS组合导航系统进行了分析,得出了增加不同种类的外部导航信息观测量将有效提高惯导系统误差修正能力的结论.应用卡尔曼滤波方法对GPS姿态测量系统信息对惯性导航系统的误差修正能力进行了仿真.仿真结果表明,GPS姿态信息的引入可以大大提高制导火箭弹的航向测量精度,能较好地改善INS的导航性能.     

粒子滤波GPS/SINS组合导航系统动基座传递对准

在SINS(捷联式惯性导航系统)与GPS(全球定位系统)组合传递对准时,航向角的可观测性较弱,经过卡尔曼滤波后,航向角误差虽有所改善,但仍呈发散趋势,针对GPS/SINS组合系统特点,提出了一种动基座传递对准方案,依靠GPS测量信息进行速度匹配,完成动基座传递对准.该方案采用粒子滤波方法解决对准过程中的非线性问题.仿真结果表明该方案的对准精度(1σ)可以达到东向失准角误差为5角分,北向失准角误差为2角分,方位失准角误差为6角分.     

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。     

SINS/OD组合导航系统转弯误差补偿

在车辆转弯过程中,里程计与车辆质心的安装偏差导致里程计的输出和惯性器件的输出会产生较大偏差。此外,当车体航向出现大角度变化时,里程计校正将引起惯导系统姿态振荡,会对车载惯导动基座对准、在线标定以及整个导航过程的精度产生不小的影响。针对里程计产生的转弯误差,在分析惯导与车辆主动轮和里程计位置关系的基础上,考虑到军用车辆的车轮较宽,导致惯导/主动轮的杆臂为时变的,故将其作为滤波状态变量进行实时估计,并在载体系内详细推导了系统模型。仿真结果表明,导航平均位置误差从1.499 0 m减小到了0.799 6 m,说明该方案的有效性。     

捷联惯性+星光修正组合导航研究

针对捷联惯性导航系统的初始对准误差所造成的导航误差,提出了捷联惯性+星光修正组合导航方案。利用光学导引头得到的星体观测值,估计初始对准误差,进而修正捷联惯性导航的姿态角、速度和位置。推导了捷联惯性+星光修正组合导航算法,得到了初始对准误差的估计公式和速度、位置的修正矩阵,并通过仿真分析证实了方案的可行性和算法的有效性。     

INS/GPS/CNS组合导航系统仿真

在分析INS、GPS、CNS导航系统特点的基础上,建立了组合导航系统的误差模型,提出了一种基于联邦滤波器的INS/GPS/CNS的组合导航算法,采用平台失准角、INS与GPS的位置之差和速度之差作为观测量,对算法进行了仿真研究。仿真结果表明:通过校正惯导平台、消除导航参数误差,可以大大提高系统的导航精度。     

巡航导弹INS/视觉组合导航方法

巡航导弹仅依靠惯性导航系统进行导航时,其导航误差将随着时间的累积不断变大。INS/GPS是最常用的组合导航方式,但存在战时不可用的缺陷。为此提出了一种基于EKF的巡航导弹INS/视觉组合导航方法。利用巡航导弹相对于单个已知点地标的视觉信息(方位角和高度角)和高度信息,巡航导弹INS的位置和速度误差能够同时被估计出来。最后,仿真验证了该方法的有效性。     

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SINS/DVL/GPS的AUV组合导航技术

为了提高自主水下航行器组合导航系统的精度,选择了捷联式惯性导航系统(SINS)和多普勒速度声纳(DVL)导航为主、GPS卫星导航系统为辅的组合导航方法.通过Kalman滤波技术对组合导航的误差状态进行了估计,并采用反馈校正的方法修正SINS的导航误差.仿真结果表明SINS/DVL/GPS的组合导航可以有效地提高水下航行器SINS/DVL组合导航系统的导航精度,满足AUV远距离航行的精度需求.     

舰艇姿态对雷达测量误差的影响分析

为了研究舰艇姿态对雷达测量误差的影响,分析了雷达测量过程中引入舰艇姿态误差的机理.。采用对误差传递过程进行建模的方法,建立了包含舰艇姿态因素的雷达测量误差模型。通过该模型分析了舰艇姿态角误差对雷达测量目标距离、方位角和高低角误差的不同影响,得出雷达测距误差不受姿态角误差影响,方位角误差与艏向角误差呈线性关系,高低角误差受纵摇角与横摇角误差影响,并随目标方位按正弦规律变化的结论。计算机仿真结果验证了结论的正确性。     

SINS/DR组合导航系统可观测性研究

对SINS/DR组合导航系统的误差方程进行了介绍。将陀螺漂移、加速度计零偏和里程仪刻度系数误差扩展为卡尔曼滤波器的状态,建立了19维状态的组合导航滤波模型。采用分段线性定常系统(PWCS)分析了载车在各个不同运动特性下SINS/DR组合导航系统的可观测矩阵;利用奇异值分解(SVD)分析法定量地分析了SINS/DR导航系统的可观测度。通过系统仿真预测了位置误差、姿态误差和速度误差的滤波效果,仿真结果表明,位置误差、姿态误差和速度误差的估计效果较好。     

舰炮一维弹道修正弹射击误差分离和校正研究

由于工作原理不同,传统无控弹射击校正方法不适用于一维弹道修正弹。分析了舰炮使用一维弹道修正弹射击误差构成和射击观测特点,提出一维弹道修正弹射击校正新方法,首先通过修正机构不工作,利用观测弹着点相对预测弹着点偏差平均值校正火控设备预测弹着点误差;然后利用修正弹正常工作时观测弹着点相对目标（或提前点）偏差平均值校正修正机构误差。假设各误差值,通过解弹道方程仿真计算表明,按新方法射击校正能够显著提高射击精度。     

INS/GPS组合制导修正主动段自旋误差研究

弹道导弹主动段自旋可以对抗激光武器拦截,实现主动段突防.但是主动段自旋又会引起较大的速度位置偏差,进而造成较大的落点偏差.提出了一种通过自由段组合制导修正落点偏差的方案.首先建立了主动段自旋弹道模型,分析了主动段自旋引起的速度位置误差及最终的落点偏差,然后在自由段采用INS/GPS组合制导,应用卡尔曼滤波对数据进行处理.仿真表明,该方法可以明显提高导弹的命中精度.     

基于等值线约束的地磁匹配定位技术

地磁匹配定位是利用地磁图进行定位的方法,位置输出可用于限制惯导系统的误差积累.介绍了地磁辅助导航的原理和发展现状,并重点研究了地磁匹配定位技术.提出了一种基于等值线约束的改进的相关匹配算法,能有效消除导航系统的初始位置误差并能限制匹配过程中惯导系统的积累误差.仿真实验证明该算法能有效地提高相关匹配的实时性,并能把定位精度控制在地磁数据网格间距以内.算法对航向误差具有一定的适应性.     

伪卫星辅助的车辆组合导航算法

研究了采用伪卫星辅助的车辆组合导航系统,以及SINS/里程仪/伪卫星车辆组合导航方案、误差方程、联邦滤波算法,并进行了算法仿真.仿真结果表明,伪卫星加入车辆组合导航系统后导航误差可以得到明显改善.伪卫星是一种完全自主的导航定位系统,伪卫星辅助导航不会影响车辆的快速性和机动性,提出的采用伪卫星辅助的SINS/里程仪车辆组合导航系统是一种可行的战区内车辆精确导航定位方案.     

同时定位与制图辅助的GPS/DR组合导航

针对全球定位系统在信号失锁条件下与航位推算组合导航的系统误差快速累积问题,提出一种基于压缩扩展卡尔曼滤波的同时定位与制图的辅助的全球定位系统/航位推算组合导航方法。该方法利用同时定位与辅助实现运动平台在全球定位系统信号无效时连续稳定导航,抑制航位推算定位误差的累积,并利用全球定位系统定位结果校正同时定位与辅助制图误差,减小地图的不确定性。设计基于压缩扩展卡尔曼滤波的同时定位与辅助/全球定位系统组合滤波器,实现大尺度环境下同时定位与辅助/全球定位系统的实时解算。真实实验数据计算结果分析表明,相对于同时定位与辅助定位结果,同时定位与辅助的全球定位系统/航位推算组合导航可有效提高系统定位性能,使得制图精度提高10m。