舰载捷联惯导动基座 F-QUEST 初始对准方法

针对目前基于惯性系的捷联惯导动基座对准方法信息利用率不高及矢量观测选取不确定性导致对准精度下降的问题,提出了一种新的舰载捷联惯导动基座滤波四元数估计（filter quaternion estimation,F-QUEST）对准方法。构建了捷联惯导动基座初始对准模型,并利用姿态矩阵链式法则将惯导初始对准转化为姿态确定问题,进而采用 F-QUEST 算法求取姿态矩阵以实现捷联惯导动基座对准。车载试验结果表明：相比传统方法,新方法具有更高的对准精度和更快的收敛速度,水平姿态角误差只需3 s 即可收敛到0．01°。     

惯导系统摇摆扰动基座对准技术

摇摆扰动基座上惯导系统初始对准扰动干扰信号强度较大,有用量测信号强度小,系统信噪比弱,对准过程滤波收敛慢.为提高惯导系统在摇摆扰动基座上的对准精度及对准快速性,设计了基于马尔科夫递推滤波参数估计的对准方案,通过开路粗对准及闭路精对准,实现游移方位惯导系统在扰动基座上的平台调平、航向确定及陀螺漂移测定,试验结果表明,所设计的方案达到了较好的效果.     

基于可观性分析的捷联惯导快速自对准方法

初始对准的精度和速度直接影响惯性导航系统的工作性能,针对静基座条件下初始对准滤波模型的简化问题,提出一种改进的完全可观测初始对准模型;通过分析静基座条件下初始对准模型的可观测阵,构建降阶后的完全可观测初始对准模型;仿真实验验证在理想的静基座条件下所用方法的有效性,结果表明采用降阶法使得模型大大简化,在减少计算量的同时保证了对准精度;通过实测实验比较在实际条件下2种模型的结果,降阶模型能够加快收敛速度,有效消除不可观测状态量对整个系统的影响,总体来说,是一种相对优化的静基座初始对准模型。     

车辆运动数学模型辅助的动基座对准方法

针对车载捷联惯导(SINS)在外部传感器失效时无法实现动基座对准的问题,提出了基于车辆运动模型辅助的动基座对准方法。与传统方法不同的是,该方法利用车辆在路面上的运动特性,利用车辆运动模型测得的虚拟观测量来提供辅助信息,从而实现SINS的动基座对准,仿真结果表明:对于中等精度惯导,在外部传感器失效时,利用车辆运动模型提供的辅助信息,水平对准精度为0.37°,方位对准精度为5.86°,对准时间小于150 s,依然能够快速有效地实现动基座对准。     

捷联惯导惯性系动基座对准算法研究

针对船载等晃动基座环境,利用多级低通FIR数字滤波器和过渡的惯性坐标系,实现了惯性系动基座对准。分析表明,对准精度取决于等效的东向陀螺漂移大小以及FIR滤波器组的特性,该方法的对准时间长短取决于FIR滤波器组的阶次,并从原理上解决了大失准角问题。实验结果表明:惯性系对准新方案的对准精度与传统罗经方法精度相当,但新方法收敛更快,而且适用于任意失准角。     

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.     

用四无数法设计一种新型动基座初始对准

利用捷联制导系统固有的硬件资源可构造一种新型的动基座初始对准方案,运用广义卡尔曼滤波技术及四元数法表示,给出了实施初始对准的失调估计器的设计方法,仿真结果表明,该设计可有效地在飞行过程中实施快速初始对准。     

弹道式导弹自对准系统的随机最优控制

固定基座发射的弹道式导弹,可以利用三轴陀螺平台罗盘系统来实现全方位自对准。在考虑到系统噪声及测量噪声情况下,根据离散型线性随机系统最优控制的分离定理,实现平台罗盘自对准系统的最优控制。计算结果表明,所讨论的方法,可以在对准精度、对准时闻及对随机干扰信号的滤波作用诸性能要求方面,获得满意的结果。     

惯导系统传递对准模型的研究进展综述

初始对准是惯导系统开启工作后必须经历的阶段,而传递对准则是一种特殊的动基座初始对准技术,可有效提高武器装备的快速反应和精准打击能力。对惯导系统传递对准模型的研究进展进行了综合评述。首先,从姿态误差的定义出发,系统归纳了?_n角误差模型、?_m角误差模型和相对姿态对准模型,对比分析了三类误差模型的特点。其次,给出了导航速度、相对速度和惯性速度的定义,理论推导了三种导航速度误差方程。然后,介绍了传递对准的量测模型,并重点归纳了基于相对姿态理论的文献所采用的量测模型。最后,讨论了传递对准有待解决的技术问题和未来研究方向。综述表明,误差的数学定义和参考坐标系以及匹配参数决定了传递对准模型的丰富性,在实际使用时,可以根据应用背景以及使用条件选择相应的传递对准模型,而在误差建模、误差激励、性能评估等方面,传递对准技术都有待进一步研究。     

基于DSP+FPGA的飞控系统硬件平台设计

针对某浮空器飞控系统多接口通信、低功耗、小体积、低成本的应用需求,设计了基于DSP+FPGA的飞控系统硬件平台。介绍了硬件平台总体结构设计;对飞控系统的接口资源模块及系统电源模块进行了设计;通过单板调试和搭建集成测试平台对硬件平台的硬件特性及接口功能进行了验证。验证结果表明:硬件平台具有高数据处理性能、良好接口协同工作能力、低功耗、开发成本低等特点,能够满足飞控系统的工作需求。此硬件平台可广泛应用于导航监测领域,为今后飞控系统的设计提供了广阔的思路。     

基于改进Elman神经网络的SINS动基座传递对准研究

在运用Kalman滤波进行SINS动基座传递对准时,当模型存在误差或系统噪声不能反映实际噪声时,会降低滤波精度甚至导致滤波发散.针对这个问题,提出基于改进Elman神经网络的SINS动基座传递对准方法.首先通过增加输出层节点的反馈来改进普通的Elman神经网络模型,其次采用强跟踪滤波器对改进Elman神经网络进行训练.利用仿真数据对该算法进行验证,结果表明,该算法能够克服Kalman滤波的缺陷,提高传递对准精度达100%～150%.     

弹道式导弹自对准系统的线性统计模型

固定基座发射的弹道式导弹,可以利用三轴陀螺平台罗盘系统来实现全方位自对准。在考虑到系统噪声及测量噪声情况下,建立了导弹自对准系统的线性统计数学模型,供系统的随机最优控制设计时使用。     

捷联惯导系统快速自对准误差模型的建立

通过对惯性制导系统两个基本方程的研究,求出了各状态矢量在各坐标系下的微分方程,然后以ψ角法所确立的平台为基准,分别推导得出惯性制导系统各主要状态的微分方程,从而建立了捷联惯性制导系统的误差模型.最后根据静基座捷联惯导系统初始对准的特点对其进行简化,得到了静基座捷联惯导系统快速自对准的误差模型.     

惯性航向姿态系统初始对准仿真

惯性导航系统在使用前要进行初始对准,即建立导航坐标系.分别对粗对准和精对准进行了研究.粗对准就是由三个姿态角来得到初始姿态矩阵的过程.精对准就是卡尔曼滤波法.在静基座下对陀螺和磁罗盘组合的系统建立了十一维状态的模型,采用改进卡尔曼滤波方法进行精对准仿真研究,采取渐消记忆卡尔曼滤波以克服滤波发散.仿真结果表明,该滤波方法用于航向姿态系统对准具有较好效果.     

捷联惯导初始对准中H_∞滤波器参数优化研究

对H∞滤波在捷联导航系统初始对准中的应用进行了研究。通过仿真和实验验证了滤波器在初始对准中的性能,并对如何设置参数进行了研究。结果表明,H∞滤波在参数选取合适的情况下方位角收敛速度比卡尔曼滤波快。当参数选取不合适的时候,H∞滤波会发散。虽然H∞滤波可能提高方位角收敛速度,但它自身的鲁棒性可能被削弱。因此,在实际系统中,必须选取合适的参数以保证滤波器的稳定性和初始对准的速度。实际使用过程中,先把参数设置为一个很小的值,再逐步调大以寻找临界值来获得最优的性能。     

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。     

机载电静液作动器的建模与仿真

电静液作动器兼有传统液压系统和直接驱动的机电作动系统的优点,已在一些工业液压系统中得到应用.在阐述了电静液作动器总体结构和工作原理的基础上,对其电机和液压部分分别建立非线性模型,并设计了三级闭环PID控制器及运用MATLAB/Simulink软件进行仿真分析.仿真结果表明,电静液作动器具有良好的动态性能,在功率电传的飞控系统中将有广泛的应用前景.     

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。     

惯导系统极区导航性能仿真分析

极地地区具有纬度高、经线收敛快、存在极点等特点,对惯导系统的测量元件规格要求、数学计算和导航性能产生了较大影响。对此,首先研究了惯导系统导航算法在极区工作存在的问题,然后通过惯导系统静基座误差分析和数字仿真,分析了惯导系统极区导航性能。研究表明:在高纬地区,纬度越高,惯导系统航向与速度误差越大;在近极点区域,惯导系统会出现计算奇异值问题,且各导航参数系统误差均很大,导致丧失导航性能。     

基于全信息的捷联惯导初始对准方法

经典的基于速度误差信息观测捷联惯导初始对准在静止基座情况下,存在着对方位信息观测性差,对加速度计常值零偏无法观测等问题。从粗对准的思想出发,提出增加等效陀螺仪信息作为观测量的全信息初始对准方法。给出了观测量增息的方法及观测方程。采用逐步增息的方法,通过观察可观测性矩阵秩及奇异值分析方法对三种量测方法的观测性和观测度进行了对比分析。分析表明引入陀螺仪信息量测后,系统的方位误差观测性和加速度计常值偏置的观测性得到了提高。仿真结果表明该方法相对常规方法,对方位误差的估计精度及估计速度的提高效果显著。这对于在静止基座下缩短初始对准时间和提高对准精度具有十分重要的意义。