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。     

基于统一方程多种配置的GF-INS技术研究

采用加速度计取代陀螺仪作为惯性测量元件构建的无陀螺惯导系统(GF-INS),具有成本低、体积小、机动性能好等优点,已成为近年来惯性技术应用领域的研究热点。文中从理论上分析研究了GF-INS加速度计的输出方程,提出了基于统一方程的GF-INS解算的一般过程,并进行了理论推导。研究表明,不同加速度计配置方案只是选取了不同的参数,解算本质是一致的。结合国内外相关研究成果,对GF-INS的研究与发展提出了若干建议。     

光纤捷联惯导系统快速标定方法

为降低光纤捷联惯导系统标定对转台的要求,缩短标定时间,提出了一种利用双轴转台完成的八位置标定方法.根据光纤陀螺和石英加速度计的简化输出模型,在双轴转台上合理选择编排八个标定位置,利用输出脉冲量对光纤惯组的27个参数进行解算.通过数学仿真,该方法与使用传统方法标定精度相当,但标定时间短,方法简单易行.     

双轴平台动力调谐陀螺漂移补偿技术

在双轴平台动力调谐陀螺惯导系统中,动力调谐陀螺仪漂移与测量轴重力分量密切相关.根据动力调谐陀螺与重力相关漂移项的特点,提出了双轴平台陀螺漂移误差的补偿方法.通过安装在双轴平台上的加速度计测量载体姿态,并计算重力在陀螺两个测量轴的分量,建立了陀螺漂移模型,对方位漂移进行补偿.实验证明,该方法有效地提高了双轴平台方位漂移精度.     

一种捷联惯导系统姿态测量新算法的应用研究

为改进捷联惯导系统姿态矩阵的解算、实时计算等问题,本文引入四元数三阶泰勒展开递推式作为捷联惯导系统的姿态更新算法,着重解决了使用三阶泰勒展开递推式进行姿态计算的方法,并对某陆地捷联惯导系统的量测数据,用C语言进行了相应的仿真.本文的工作为改进捷联惯导系统算法提供了参考依据.     

一种改进的高动态SINS姿态更新算法

为了提高捷联惯导姿态解算的精度,介绍了捷联惯导姿态更新的流程及常用方法,并提出了一种改进的等效旋转矢量姿态解算算法。对改进算法的姿态解算算法在低动态条件和高动态条件下分别进行了仿真实验,结果表明改进算法在低动态条件下的姿态解算精度和毕卡四元数法相当,在高动态条件下的姿态解算精度远高于传统毕卡四元数法。     

基于DSP的旋转弹用微小型导航系统设计

在无陀螺捷联惯导系统中,针对旋转弹体积小、功耗大、采样频率高、姿态变化快、解算周期短等问题。为满足旋转弹对其导航计算机的严格要求,提出了一种基于DSP的旋转弹用微小型导航系统设计,首先叙述了系统的总体方案设计,接着重点介绍了系统各模块的软硬件设计。本设计在硬件上节省了系统的体积和功耗,软件设计上节省了解算周期。     

一种低精度捷联式惯导系统初始对准方法

捷联式惯导系统的对准,是指在系统进入工作前建立姿态矩阵的初始值。针对低精度捷联式惯导的初始对准,提出了基于捷联式惯导系统和双天线GPS测向系统组合的初始对准方案,并着重推导了失准角和陀螺常值漂移的计算过程,最后利用最小二乘法进行了实验验证,结果表明方法可行。     

捷联惯导在线标定的时间延迟补偿方法影响分析

在捷联惯导在线标定过程中,由于主惯导的解算和传输延迟,子惯导解算信息与进行匹配的基准信息不能完全同步,有些情况下时间延迟较大,且对标定精度的影响很大。首先介绍了一种消除时间延迟的方法,而后重点仿真研究了该方法中同步误差△t对捷联惯导在线标定精度的影响,仿真结果表明忽略会△t导致个别参数轻微发散,故为了进一步提高标定精度,在标定过程中考虑同步误差△t是必要的。     

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.     

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.     

一种应用于移动机器人的路径跟踪控制方法

针对移动机器人的路径跟踪复杂性问题,设计了一种易于实现的控制系统,其中的跟踪策略改进了传统的视线导航算法,使机器人光滑趋近到期望路径,控制器的设计采用基于模糊逻辑的变速度控制和角速度滑模控制,减小了角速度的抖振,并使控制具有一定的智能化特点.实验结果表明,设计的控制系统即可以保证路径跟踪的精度,同时避免了运动控制的不稳定性.     

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。     

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...     

具有落角约束的对地攻击自适应变结构导引律

针对空对地攻击武器对地面目标的精确打击问题,提出了一种带落角约束的自适应滑模变结构末制导律。该制导律在自适应滑模导引律的基础上,引入落角约束项,可以满足制导精度和落角的双重要求。仿真结果表明,该制导律对地面活动目标的攻击既具有较高的制导精度,又可以满足落角要求,对空地精确制导武器的作战使用具有指导意义。     

Ricochet quantification using a multiple sensor approach

This study investigates the ricochet behaviour of three different small-arms projectile types using a novel ricochet measuring device.The results can be used to estimate the danger potential of ricochets on shooting ranges.A ricochet is the change of direction and velocity of a projectile after impacting an oblique surface.This impact produces strong vibrations on a rigid plate.During this impact,flexural waves travel radially outwards from the point of impact.These waves are used to determine the properties of the impactor with accelerometers situated on the target surface.With the use of two measurement plates,one can produce a ricochet and detect the velocity at the same time.Accelerometers are suitable for accurate momentum measurements of single impacts.However,depending upon strike velocity and the impact angle,a ricochet can separate in multiple fragments after being deflected.From the operational safety perspective,these fragments need to be detected,as well.The approach of a coupled sensor concept was chosen to solve this problem.Thermographic sensors were additionally used to visualise the heat which is produced after pene-trating a rubber layer pasted in front of the steel target plate.With this approach one was able to detect the position of impact.The investigations showed that the measurement system performance is better with a multiple sensor design,which includes accelerometers for the velocity,impact strength and partly the position measurement,while the thermographic sensor was used for the position measurement and partly the momentum measurement.The investigated ammunition showed plausible fragmentation behaviour,and the results can already be used to estimate the danger potential of different ammunition types.Frangible projectiles fragment to small particles already after being deflected under a small angle.However,Full Metal Jacket projectiles with or without a steel core do not fragment under angles which are less than 5°.The objective of the paper is to demonstrate the possibility of measuring the complex ricochet me-chanics of small projectiles using standard accelerometers with the adequate signal processing approach.This measuring system is supported by an off the shelf thermographic camera.     

高精度空间非合作式相对轨道状态预报

为了解决接近空间非合作目标过程中的相对导航问题,提出一种基于相对轨道动力学方程和二阶龙格库塔积分公式的高精度空间非合作目标相对轨道预报模型。考虑地球J2摄动加速度,将目标轨道方程在参考轨道附近展开,保留至引力加速度差的二阶展开项,并进一步推导考虑J2摄动的参考轨道角速度和角加速度,建立相对轨道动力学微分方程;在给定相对轨道初值的情况下,采用二阶龙格库塔积分公式进行相对轨道预报。该模型采用数值积分方法,对相对轨道动力学模型形式没有限制,通用性好,适用范围广;选择低阶龙格库塔公式积分预报,既减少了计算量又保证了计算精度。设置高轨和低轨两种相对运动仿真场景,仿真结果表明了模型的通用性和精确性。     

ISAR成像方位向定标方法研究

提出了一种适合工程应用的ISAR方位向定标方法,通过对相位数据的平滑、分段、拟合,完成了对转速的快捷准确的估算,同时分析了散射点分布对定标精度的影响,结合仿真和试验数据验证了方法的有效性,并根据工程实践的经验,提出了一些提高定标精度的准则。     

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。     

考虑落角约束与驾驶仪特性的自适应RBF空间末制导律

为使大口径舰炮制导炮弹在打击近岸机动目标的末制导段满足落角约束,现考虑自动驾驶仪动态特性,基于自适应RBF逼近网络与动态面滑模提出一种空间末制导律。构建空间弹目相对运动模型,通过带改进微分跟踪器的扩张状态观测器估计目标加速度。为零化视线角跟踪误差与视线角速率,采用自适应指数趋近律设计非奇异终端滑模动态面,并运用自适应RBF逼近网络削弱控制指令抖振。通过Lyapunov第二法证明了全系统中视线角跟踪误差与视线角速率均最终一致有界。仿真实验表明：该末制导律使制导炮弹在空间中打击具有不同机动形式的近岸目标时,均具备良好的末制导性能。