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。     

采用捷联惯性导航系统的战术导弹初始对准误差分离方法研究

捷联惯性导航系统的初始对准误差是战术地空导弹精度分配中的主要误差源之一 ,研究在外场条件下初始对准误差的快速分离方法对于提高导弹制导精度具有积极意义。     

高精度惯测组合标定误差分析

惯性测量组合(IMU)标定误差分析对于惯性导航系统性能评估、误差分配和器件设备选型具有重要意义,但目前关于高精度IMU标定误差的定量讨论很少。借助四元数旋转矢量理论建立了转台轴正交度误差和转角控制误差模型,结合IMU测量误差的表示,定量分析了一种典型多位置标定编排方式下的标定误差。仿真结果和捷联惯性导航系统的试验结果证实了标定误差分析的正确性。     

捷联式速率陀螺仪漂移误差的分析和估算

本文从比较平台式与捷联式惯导系统的陀螺仪角度出发,叙述了飞行器捷联惯导系统对陀螺仪性能的要求;推导了动态环境下捷联速率陀螺仪的数学模型及其漂移误差的数学模型;对漂移误差进行了分析,并给出了漂移误差的表达式;最后,用平稳随机过程理论估算了动态环境下捷联速率陀螺的动态误差。     

捷联式惯性导航系统误差处理技术的新进展

捷联式惯性导航系统误差处理的研究在近年来取得很大进展 ,相继出现了一些新思想、新算法、新技术。首先对捷联惯导系统误差模型的研究现状作了系统总结 ,然后对捷联式系统姿态算法和误差处理技术进行了归纳和分析 ,重点介绍了近期出现的几种新技术 ,最后提出了捷联惯导系统误差处理技术的研究方向。     

捷联式惯性导航计算机控制系统

本文简要介绍了捷联式惯性导航系统的特点及工作原理,给出了捷联式惯性导航系统的组成及接口方案,介绍了动力调谐挠性陀螺的数学模型、再平衡回路控制原理及其解耦控制算法。     

基座高频运动时捷联姿态算法的扩展

1.引言 用于惯性导航的捷联系统其特点是它的敏感元件感受高的动态范围。因此,在选择系统姿态算法时需要考虑基座高频运动的影响。 通常捷联系统用的姿态算法有欧拉法、方向余弦法和四元数法、在这些算法中,四元数方法是最常用的,其优点是没有奇异性、简单和节省计算时间。最近,伯斯、泽旦和米勒提出了旋转矢量的概念,进一步改进了四元数方法的性能。事实证明,附加了旋转矢量概念的四元数方法能有效的抑制非交换误差这一姿态计算中的重要误差源。     

惯性定向定位/导航技术及发展概况

阐述了惯性导航、陀螺罗经定向工作原理和捷联惯性导航的计算问题,以及GPS的有关情况。最后,预测捷联惯性系统和GPS 组合将成为航空、航海和陆地车辆导航定位的主要装置。     

速率捷联惯性测量系统的数学模型及误差标定

分析了导弹速率捷联惯导系统本身产生工具误差的主要因素,建立了速率捷联惯性测量系统的数学模型,给出了利用地球的物理特性对速率捷联惯性测量系统进行标定的方法,最后利用最小二乘分析法,计算出速率捷联惯性测量系统的误差系数,用于在对导弹的制导过程中对工具误差进行补偿,提高导弹的制导精度。     

机抖激光陀螺捷联系统姿态算法优化设计

机械抖动激光陀螺捷联惯性导航系统中通常要对陀螺信号进行预滤波处理以消除抖动偏频,数据滤波后其幅值和相位的变化引入了附加的姿态算法误差.为了减小此误差,研究了抖动解调滤波器的特性以及数据滤波对系统姿态算法精度的影响,推导了与滤波器匹配的姿态算法优化公式.优化算法仅修正了传统算法系数,不增加算法实现难度.仿真和实验表明,优化算法能有效减小滤波器引入的附加姿态算法误差,明显改善算法精度,有很高的工程实用价值.     

Research on SINS Error Recursive Model of Ballistic Missile

The strap-down inertial navigation system (SINS) error of ballistic missile is generated by the mutual influence of gyroscope and accelerometer, and the recursive model is completely different from that of gimbaled INS. In the paper, a discrete error recursive model was obtained by studying the applied SINS error model of ballistic missile, and the discrete Kalman filtering simulation based on the model was carried out. The simulated results show that the model can depict the SINS error exactly and provide the advantages for research on integrated guidance and improved hit accuracy.     

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.     

重力扰动对SINS水平姿态的影响

为研究动基座下捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System, SINS)水平姿态误差角与水平重力扰动间的关系,推导了南北方向、东西方向匀速直线运动时,SINS纯惯性解算的水平姿态误差与水平重力扰动间的传递函数,并分析了传递函数的零极点分布;推导了组合导航模式下,水平姿态误差角与水平重力扰动间的传递函数;通过仿真分析了纯惯性解算和组合导航模式下传递函数的幅频特性。组合导航相对于纯惯性解算模式,截止频率更大,SINS姿态误差角受更多高频重力扰动信号的影响,因此,组合导航模式需要更高分辨率的重力扰动数据来进行重力扰动补偿。此外,在对高精度SINS进行重力扰动补偿时,对于重力扰动分辨率的需求是有限度的,过于精细的重力扰动数据只会带来测量和存储压力,不能提高SINS的姿态精度。     

基于对偶四元数的单目视觉/惯性组合导航算法

提出一种适用于结构化道路的单目视觉/惯性组合导航定位算法.针对点特征匹配和连续多帧追踪受车速和相机视野制约的不足,提取道路上车道线的直线特征,引入对偶四元数描述直线特征.在基于对偶四元数的相对位姿估计算法的基础上,推导了图像特征增量与相机位姿增量的表达式.通过配准和时间同步,用惯导系统和相机分别解算的载体速度之差作为组合导航的观测量,建立kalman滤波修正组合导航系统的误差,包括相机测速标度因数误差.车载实验结果表明在结构化道路上算法是有效的.     

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。     

捷联惯导大失准角误差模型在快速传递对准中的应用

针对快速传递对准中主子惯导相对姿态存在大角度的情况,推导了捷联惯导大失准角误差模型.该模型采用欧拉角表示姿态误差,并用欧拉运动方程准确描述其传播规律.鉴于该模型中的姿态观测方程是复杂的非线性函数,采用无需求导的UKF算法,并采用奇异值分解(SVD)解决方差阵的病态问题.仿真结果表明,该算法在小角度误差条件下滤波精度优于线性模型,并且适用于大角度误差条件.     

基于最小误差模型估计的地空导弹飞行试验数据相容性检验

提出了基于递推最小模型误差估计(RMMEE)的地空导弹飞行试验数据相容性检验的方法,该方法采用导弹位置和弹体角位移测量,不仅能在线重构六自由度弹道参数,而且能估计捷联惯导的动态误差,从根本上克服了Klein模型的局限性。该方法对导弹速度、位置估值的初值不敏感,即使存在较大的捷联惯导动态误差,仍具有良好的收敛性和稳健性。     

基于星敏感器的陀螺仪误差参数实时修正

主要研究导弹发射升空以后,通过星敏感器测星实现对捷联惯导系统中陀螺仪误差参数的实时修正技术。从传统的星光制导原理出发,通过对数学平台系失调角的分析,论证了基于单星敏感器情况下的陀螺仪误差参数分离方法,并给出了具体的仿真结果,对实际系统的使用具有一定的指导意义。