载体角运动对旋转式惯导系统旋转调制效果的影响

为了提高惯性导航系统长时间导航精度,采用旋转调制技术将惯性器件常值误差在导航系中调制成周期变化的信号,抑制系统误差发散.基于惯性测量单元误差模型,阐述了旋转调制技术的基本原理.理论分析了载体角运动对旋转调制效果的影响,推导了载体水平角运动下导航系中等效陀螺误差方程.进行了仿真和试验.理论分析、仿真和试验结果表明:载体水...     

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。     

一种惯性器件常值误差对系统误差影响的分析方法

在平台式惯性导航系统中,陀螺仪和加速度计的常值误差是制约系统最终精度的重要因素之一。通过分析在无阻尼惯性导航系统中,惯性器件对平台误差角、速度误差和定位误差的影响,给出了在初始对准后,因惯性器件常值误差引起的系统固有误差和这类固有误差随时间的变化规律。结果表明,除经度误差随时间有振荡发散现象外,其它误差均为周期振荡有界。利用给出的结论,在设计惯性导航系统时通过分析系统误差要求,对于选择惯性器件具有一定的借鉴意义。     

RBF神经网络在单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识中的应用

在激光陀螺单轴旋转惯性导航系统中,单轴旋转可以自动补偿垂直于旋转轴上的惯性器件误差,却不能消除旋转轴方向上惯性器件的误差,因此单轴旋转惯性导航系统的导航精度主要由轴向陀螺漂移决定.提出了一种基于径向基函数神经网络的轴向陀螺漂移辨识方法,利用系统纬度误差和温度变化量作为训练集,针对系统热态、冷态两种情况对RBF神经网络进行训练,对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.0003°/h.试验结果表明:该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移,使系统达到较高的导航精度,满足实际应用的需要.     

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。     

旋转调制式捷联惯导误差分析

系统级旋转自补偿技术可以使捷联惯性导航系统的误差发散得到一定程度的抑制,是在现有元件水平不变的情况下提高系统精度的有效方法.对于不同的误差项,旋转补偿技术具有不同的调制效果.针对目前研究较为广泛的8位置双轴转位调制方素,对被调制后的误差公式进行了推导和分析,分析发现:常值零偏、逐次启动漂移以及缓变漂移都可以得到较好的调...     

基于火箭弹旋转运动的主子惯导在线标定方案研究

针对火箭炮在射前标定阶段不能进行线运动,只能进行两自由度的角运动,以及需要标定参数多,模型维数大导致标定实时性差等缺点。以火箭炮制导化改造为背景,首先利用旋转调制的原理建立了误差模型,将惯性器件的零偏误差分离,并且理论分析了旋转调制对惯性器件刻度系数误差标定的影响,分析结果表明,旋转运动对刻度系数误差的可观测性影响很大。但是,由于单独的横滚运动不能激励全部6个刻度系数误差,所以最后设计了新的火箭弹机动方案,以及滤波算法使全部刻度系数误差均可观测,并且结果表明除x轴陀螺刻度系数误差外,其余参数均能较快地收敛,与传统的方法相比,标定的实时性和精度都有了较大提高,充分体现了弹丸横滚运动对火箭炮射前标定的重要性。     

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PWCS理论的单轴旋转惯导系统初始对准的可观测性分析

针对旋转惯导系统的初始对准模型时变特点,基于单轴旋转惯导系统的误差方程分析了不同旋转方案中对准模型的区别主要表现为旋转变换矩阵不同,并进一步推导了绕3个不同轴向的单轴二位置转停方案的旋转变换矩阵,建立了不同旋转方案的卡尔曼滤波对准模型.而后,忽略转停方案中的旋转过程,基于PWCS理论对不同位置的对准模型进行研究,分析了不同时段内系统的总观测性矩阵和提取观测性矩阵,根据矩阵的秩确定了系统的可观测性.分析表明:IMU绕X轴二位置转停方案的可观测状态数由7增加为8;绕y和Z轴二位置转停方案的可观测状态数由7增加为10,系统完全可观测.     

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。     

不同转位方案下双轴旋转惯导系统精对准分析

针对双轴旋转惯导系统转位方案的设计和选择问题,提出了3种合理的转位方案:16次序、24次序和32次序,建立了旋转惯导系统的误差方程和卡尔曼滤波模型.观测量取速度误差和位置误差时,分别对3种转位方案下精对准过程进行了分析仿真.结果表明,24次序转位方案精对准过程所需时间最短,精度最高,其次是32次序,16次序转位方案精对准过程所需时间最长,精度最低.     

一种单轴旋转的车载IMU/DTU组合导航方法

长时间机动工况时,某些复杂路况和车况环境下,捷联惯导组合导航系统方位角误差将增大。基于已有组合导航算法框架,提出了一种基于单轴旋转调制的组合导航方法。采用21维IMU/DTU(里程计)误差状态构造状态方程,以捷联惯导解算的位移增量与里程计解算的位移增量之差作为观测量,Kalman滤波器融合惯导与里程计信息,利用旋转调制机制,可对消IMU/DTU组合导航系统主要误差,实时输出高精度的方位数据和位置数据,对载车的行驶状态无特殊要求。进行了仿真试验和实车试验。试验结果表明:该方法能够在长时间机动工况下实现较高的方位精度和位置精度。挖掘了惯导组合导航系统的潜在精度,提高了快速反应能力、环境适应性和可用性,具有较好的工程应用价值。     

基于非线性技术的AUV组合导航新方法

针对小型AUV对低成本、微小型、高性能导航系统的需求,提出了一种基于MEMS技术的IMU/DVL组合导航新方法.分析了低成本惯性导航系统的特点和误差模型,为有效提高系统的导航精度引入多酱勒测速仪与微机械惯性测量单元相组合,并采用无迹卡尔曼滤波(UKF)算法设计组合导航系统的滤波器.仿真结果表明,基于UKF滤波的MEMS...     

水下旋转平台惯导的单点校正算法

为增强惯性器件误差可观测度,满足高精度导航要求,基于平台方位旋转技术,设计了水下旋转平台惯导系统(ARGINS)陀螺漂移的单点校正算法。首先,引入旋转平台惯导的误差方程,利用Laplace变换分析了陀螺漂移和加速度计零位偏置对系统时域特性的影响;其次,设计了针对水下旋转平台惯导的单点校正算法,包括旋转平台惯导的初始对准、状态切换以及方位陀螺漂移的单点校正;最后,对单点校正算法进行了仿真实验。仿真结果表明:该单点校正算法可有效估计和补偿方位陀螺漂移,同时降低东、北向陀螺漂移以及加速度计零位偏置对系统误差的影响,有效抑制后续导航误差发散现象,提高导航精度。     

基于梯度变化率的IMU系统慢变趋势补偿方法

针对IMU系统受温度影响误差输出较大,基于现有的惯性器件温度补偿方法已经无法满足导航精度要求,通过对QMEMS陀螺进行温度特性试验,分析总结出QMEMS陀螺受温度影响的主要因素为上电启动温度以及单位时间内温度梯度变化率,进而提出了一种主要基于温度梯度变化率的温度补偿方法,采用线性分段参数进行推导并进行在线补偿,实验结果表明,补偿后的三轴陀螺零偏都降低了至少2个数量级,输出慢变趋势补偿为渐进平稳,导航系统最大位置误差降低了50%,同时姿态误差也有明显的降低。     

机抖激光陀螺减振系统的模态分析

通过对惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)进行减振,可以减小外部冲击、振动对IMU正常工作和测量精度的影响,提高系统导航精度。基于patran/marc有限元分析软件对激光陀螺IMU的减振系统进行模态分析,得到减振系统主要的模态及频率。主要通过仿真分析了减振橡胶块的温度、轴向压缩量和径向压缩量三项关键因素对减振系统模态的影响,提出了一种IMU减振系统的优化设计方案。结论表明:可通过改变结构参数方式来调整减振系统参数,从而满足机抖激光陀螺惯导的应用要求。     

旋转弹无静差控制系统设计北大核心

针对旋转弹自旋对控制系统稳态特性的不利影响,提出无静差旋转耦合控制系统设计方法,该方法是在单通道控制系统设计时,引入积分校正环节,对旋转耦合后俯仰和偏航通道的稳态误差进行修正,并分析二阶环节舵机模型的耦合特性和旋转引起的弹体耦合特性。将其应用到旋转弹的某一特征点处,仿真结果表明该方法能有效降低旋转弹自旋给控制系统造成的不利影响。     

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。     

基于SINS/GPS组合导航的AUV半实物仿真系统设计(英文)

为了满足水下航行远航程和长时间的要求,远航程自主水下航行器(AUV)采用的是以SINS导航为主、卫星导航定期修正的方式,以提高导航的精度和可靠性.设计一种采用GPS卫星定位导航模拟器、GPS接收机、惯性测量器件(IMU)和实时仿真计算机构成的采用SINS/GPS组合导航方式的AUV导航半实物仿真系统,并对该系统的硬件接口设计、算法和软件开发进行了论述.所开发的系统通过外部的线运动补偿实现了惯性导航系统的完整计算,通过时间同步策略解决了各导航子系统的并行同步问题.部分仿真试验的结果表明,所设计的半实物仿真系统方案可行,可用于更高置信度的AUV组合导航仿真实验.     

激光陀螺捷联惯导系统元件误差自标定技术

通过设计一种实用的激光陀螺捷联惯性导航系统自标定算法,保证在外场使用情况下,能对惯性器件误差(三个陀螺漂移和三个加速度计零位)进行精确标定,确保系统长期使用精度.在完成算法设计的基础上,进行了仿真计算,取得满意的仿真结果.