基于光学辅助标定的机载惯导初始对准关键技术

针对当前航空兵部队飞机执行作战、训练任务出动快速,急需提升机载惯导系统初始对准时间和精度的需求,提出一套适合机载惯导系统快速对准的新体系结构方法,包括基于光学辅助标定的载机航向角测量基本原理、工作流程、测量算法及算法误差分析.基于上述技术与方法,从算法实现精度角度,对算法涉及的关键指标进行仿真验证,为光学辅助系统设计与...     

浮球式惯性平台连续翻滚自标定自对准方法

针对浮球式惯性平台系统的标定与初始对准问题,提出了一种基于姿态角的连续翻滚自标定自对准方法。根据浮球平台工作原理,建立了惯性器件误差模型,推导了浮球平台的姿态动力学方程;设计了平台在重力场连续翻滚的施矩方案;利用分段线性定常系统和输出灵敏度理论分析了系统的可观性。仿真结果表明,该方法可以同时实现平台系统42项误差系数的高精度标定与初始对准,有效地提高了系统的测量精度。     

载体行进间对准杆臂误差补偿算法

针对载体行进间对准过程中由于杆臂误差所造成的对准结果偏差问题,通过分析杆臂误差的产生机理,提出采用力学方程的方法对杆臂长度进行测量,并将测得的杆臂长度代入到力学方程,同系统的误差模型相结合,组成新的状态量测方程,通过5阶CKF算法,实现了杆臂误差的在线补偿。仿真和实验结果表明:通过此方法,可以实现载体行进间杆臂长度的实时估计,根据估计结果,实现对于杆臂误差的在线补偿,从而提高对准的精度。     

速度加姿态匹配的捷联惯导在线标定路径设计

捷联惯导误差参数的时变性对导航精度的影响很大,需要进行在外场条件下的在线标定.逆向运用PWCS可观测性分析理论,分析了“速度+姿态”匹配条件下惯导12个误差参数(陀螺和加速度计的零偏及刻度系数误差)完全可观测的条件,提出了车载惯导在线标定的路径设计原则,最后仿真验证了所设计原则的有效性.     

战术导弹初始对准误差的一种空中估测方法

采用直接装订的方法来完成捷联惯导系统的初始对准,虽然可以提高战术导弹的快速反应性,但是也引入了初始对准误差.该误差虽然较小,但造成导弹命中精度的影响不可忽略.为了补偿这种影响,研究了一种借助地面雷达站提供导弹的导航信息,把初始对准误差给分离出来的方法.     

Butterworth低通滤波器的舰载RLG PINS初始对准精度分析

系泊状态下,用Butterworth低通滤波器解决舰载RLG PINS初始对准中杆臂效应问题时,对准的精度受安装误差、杆臂长度和舰船摇摆等因素的影响。通过仿真分析,认为Butterworth低通滤波器适于解决风浪干扰下的舰载平台系统初始对准中的杆臂效应问题,且安装误差、安装位置是影响对准精度的主要因素,提高系统标定精度,并尽量使系统安装在船体对称面内,可以提高对准精度。     

垂线偏差对捷联惯导姿态对准的影响和补偿

为研究垂线偏差对静基座捷联惯导精对准的影响,建立了考虑垂线偏差的捷联惯导误差方程,将重力扰动项分为引起比力测量偏差的部分g■和用于重力模型修正的部分δg~n,提出等效零偏■;基于考虑垂线偏差的静基座下Kalman滤波对准模型推导了姿态的极限对准精度,并给出提高水平姿态对准精度的最优垂线偏差补偿的表达式。仿真结果表明:垂线偏差主要影响惯导系统初始对准的姿态精度,尤其是水平姿态精度;但对捷联惯导系统进行垂线偏差补偿并不一定能提高姿态对准的极限精度,要根据垂线偏差的大小、方向具体分析;当按照最优垂线偏差补偿公式进行补偿时,能够最大程度地提高水平姿态对准精度。仿真结果与理论分析一致。     

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.     

利用星角距不变性标定星敏感器内部参数

提出了一种恒星角距不变的星敏感器内部参数的地面标定方法。较常见的星角距的标定方法不同的是,该方法利用对在0°附近的角度变化较敏感的恒星角距的正弦值建立观测方程;采用两步法分别估计焦距、主点和高阶畸变系数,并采用迭代优化的方法,获得最优估计值。为了确保标定精度,对观测时刻的导航星进行了视位置的修正。实验结果表明,采用星角距的正弦值建立观测方程,估计精度较高,采用考虑高阶畸变的改进正弦法标定后的星角距误差的均方根值为2.2×10-5rad。     

磁力仪三轴非正交的转动补偿方法

为解决磁力仪三轴非正交的问题,建立了三轴磁力仪误差补偿模型,提出了基于旋转数据正弦曲线拟合的方法,对三轴磁力仪的非正交性进行标定。利用正弦曲线的初始相位角求解标定参数,实现了对三轴磁力仪的非正交标定及输出补偿。结果表明:该方法对磁力仪非正交参数的求解精度高,标定后的磁力仪的磁测准确性改善明显;该方法不需要利用高精度光泵磁强计测量磁场的强度,为三轴磁力仪的非正交参数标定提供了一个新的有效的途径。     

加速度计交叉耦合系数高精度标定

为了在1g重力场用转台标定惯性导航系统加速度计交叉耦合系数，提出基于正交多位置递推滤波算法标定加速度计的方案，通过建立正交多位置标定模型，抑制了转台误差对标定精度的影响，设计基于马尔科夫递推估计滤波算法，克服了一般最小二乘集中估计中多维矩阵求逆算法误差。仿真结果表明通过28位置标定，加速度计交叉耦合系数标定精度可达到10－7 g·g－2（ RMS）量级。     

基于重力加速度的自对准算法在摇摆台上的验证

摇摆基座条件下陀螺和加速度计测量的地球自转角速度和重力加速度受到了摇摆运动的干扰,无法根据陀螺和加速度计的输出直接获得初始姿态矩阵。针对这一问题,通过验证实验证明了基于重力加速度的对准算法的有效性,并依据实验结果从理论上对该方法的对准误差进行了分析,提出了进一步提高对准精度的措施。     

水平度校准方法研究

舰船指向设备水平度校准存在需要拆装单机、基座现场加工困难、加工精度要求高、平时无法重调等难题,一直是设备安装和系统联调的瓶颈工序。针对提升水平度校准能力的需求,提出和研究了水平度校准的动态机械补偿方法,并给出校准的机械结构方案、补偿公式和校准参数计算方法,应用此方法可以克服水平度校准中一直存在的困难。     

基于角速率输入的圆锥误差补偿算法

针对光纤陀螺姿态测量系统中利用角速率拟合角增量进行圆锥误差补偿精度下降的问题,在陀螺仪角速率输入下,采用参数解析法优化的三子样算法,直接利用陀螺的角速率输出进行圆锥误差补偿。同时考虑工程实际中滤波器的影响,推导滤波角速率输入下三子样误差补偿算法的具体表达形式。仿真分析表明：参数解析法优化的角速率输入圆锥误差补偿算法优于传统算法;而针对滤波器引入的不可忽略的算法误差,可通过修正圆锥算法系数进行补偿。     

三轴磁强计晃动对测量结果的影响分析及校正

三轴磁强计的主要误差有零偏误差、灵敏度误差以及三轴非正交误差。通过在三轴正交坐标体系下对传感器的三轴非正交误差进行分析,建立了传感器误差模型,分析了误差对传感器晃动所产生的影响。晃动1°产生的误差最大可达109.5 nT,晃动误差随着晃动角度的增加而增加。为控制晃动误差,通过对误差模型分析建立误差校正模型,并通过非线性曲线拟合对校正模型参数准确估计,将估计参数代入校正模型,可以实现对传感器输出校正,使其输出误差大大减小,晃动1°产生的误差范围可控制在0.03 nT以内。这表明该校正方法有效地降低了晃动对传感器输出产生的影响。     

基于AIS的对海雷达多目标联合误差估计方法

提出了一种基于AIS的对海警戒雷达多目标联合误差估计方法,该方法以高精度AIS提供的目标信息为目标真值,对雷达进行误差估计。利用系统积累的多目标航迹信息,首先进行目标粗关联,将航迹信息进行时空对准后产生误差序列,通过单目标误差序列统计信息进行异常值的筛选,再通过多目标误差序列进行错误关联目标的检验,最终对剩余误差序列进行误差估计。通过实测数据和实际应用证明,该方法估计的雷达误差较准确,用估计结果对雷达误差进行校准后可有效减小对海雷达的系统误差。     

晃动基座下捷联惯导的初始对准研究

为了降低车体振动对惯性器件输出的影响,运用小波域阈值滤波对信号进行预滤波,介绍一种初始对准非线性误差模型,并运用H∞滤波完成初始对准。针对坦克发动的情况,分别在固定怠速和不同怠速的情况下进行大量重复实验,实验结果表明：该方法能够有效完成坦克发动下初始对准,具有良好的重复性和稳定性。     

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。