载体姿态角与SINS位置误差的关系研究

为了研究载体姿态角对捷联惯导系统位置误差的影响,建立了静基座捷联式惯导系统的力学编排及误差方程,并通过仿真实验研究了载体在不同姿态角条件下捷联式惯导系统的经度误差随时间的变化规律。仿真实验结果表明:载体姿态角对捷联式惯导系统的经度积累误差影响较大,在[0°,5°]范围内,载体航向角对经度误差漂移的影响最大,载体横滚角次之,载体俯仰角最小。     

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...     

车载激光捷联惯导系统的快速初始对准方法

首先建立了捷联惯导系统的误差模型,并对系统的误差模型进行了可观测性分析,然后针对车载激光捷联惯导系统的特点,采用卡尔曼滤波方法,对姿态误差角进行了估计,给出了方差仿真曲线.通过计算机仿真结果的分析,提出了一种快速估计方位失准角的方法,从而大大缩短了初始对准时间.仿真结果表明将该方法应用于车载激光捷联惯导系统初始对准中是有效的.     

捷联惯组与炮管之间安装误差角的标定方法

为了保证捷联惯导系统能够正确给出炮管高低角和方位角,必须对捷联惯组和炮管之间的安装误差角进行标定.介绍了利用经纬仪进行安装误差角标定的原理和方法,还提出另外两种计算安装误差角方法,包括利用欧拉角微分方程进行近似积分方法和利用主惯导与子惯导间的传递对准方法.经对比上述三种方法是等效的,其共同特点是炮管必须作高低角运动,并且要求在运动前后横滚角变化很小.最后,通过调炮试验验证了标定方法的可行性.     

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.     

基于强跟踪滤波的捷联惯导/里程计组合导航

针对车载里程计刻度系数受轮胎胎压、温度等的影响实时变化,提出采用强跟踪滤波进行捷联惯导/里程计组合导航。强跟踪滤波利用卡尔曼滤波残差序列相互正交的性质,在线实时调整渐消因子,对突变状态有较强的跟踪能力。提出采用平均速度匹配方法以消除载车振动及里程计量化误差对组合导航的影响,同时将杆臂误差列入状态量,消除不准确的杆臂在载车转弯时对组合导航的影响,建立了捷联惯导/里程计组合导航模型。进行了实际组合导航跑车试验,结果表明组合导航的定位精度优于1‰D。     

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°。     

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...     

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。     

舰艇姿态对雷达测量误差的影响分析

为了研究舰艇姿态对雷达测量误差的影响,分析了雷达测量过程中引入舰艇姿态误差的机理.。采用对误差传递过程进行建模的方法,建立了包含舰艇姿态因素的雷达测量误差模型。通过该模型分析了舰艇姿态角误差对雷达测量目标距离、方位角和高低角误差的不同影响,得出雷达测距误差不受姿态角误差影响,方位角误差与艏向角误差呈线性关系,高低角误差受纵摇角与横摇角误差影响,并随目标方位按正弦规律变化的结论。计算机仿真结果验证了结论的正确性。     

大方位失准角下基于多捷联解算的快速对准方法

传统线性误差模型无法直接应用于大方位失准角的情况,而达到小角度误差的粗对准往往需要较长时间,不可避免地延长了对准时间.针对以上问题,提出了一种基于方位角区间划分的多模型并行处理对准算法.给出了方位角区间划分的方法,各区间以其中心值为初始方位角独立运行捷联解算算法和卡尔曼滤波算法,并分两种滤波校正方式给出了最优导航结果的选取方法.数字仿真结果和转台摇摆试验验证了算法的有效性.     

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.     

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。     

精确制导火箭弹传递对准研究

以常规火箭弹制导化改造过程中弹载捷联惯导的初始对准为背景,研究了利用发射车车载高精度定位定向系统作为主惯导,对火箭弹捷联惯导进行传递对准的速度加姿态匹配方案,介绍了在三轴转台上进行实验验证的方法、过程和结果。实验结果表明,该方案对准精度高、对准时间短、对准机动要求简单,可以有效完成制导火箭弹捷联惯导的初始对准。     

舰船等速航行下基于FAKF的舰载机捷联惯导自对准技术

详细推导了舰船在等速航行下基于惯性系下重力加速度信息的舰载机捷联惯导系统的自主精对准状态空间模型,针对该状态下海况对舰船产生的大幅摇摆,使得自主精对准中滤波值的量测值产生较大的附加不确定干扰,可能导致卡尔曼滤波器发散、对准精度低的问题,根据量测方程中残差的均值和实际方差与理论方差的比值对量测方差阵的影响,设计了一种模糊自适应卡尔曼滤波器(Fuzzy Adaptive Kalman Filtering,简称FAKF)。在典型海况下的仿真结果表明,采用FAKF比常规卡尔曼滤波器能更好地抑制量测噪声干扰,且对准精度高,水平姿态误差角小于,0.01°方位姿态误差角估计误差小于0.1°。     

转子动不平衡条件下的末制导炮弹弹道特性

针对因工艺导致的惯导陀螺存在不平衡质量的问题,讨论了转子在不平衡力偶作用下的运动特性。通过建立转子形体坐标系、惯性主轴坐标系以确定转子主轴相对惯性空间的方位,并分析了转子定向性的变化对惯导飞行控制过程的影响。同时,利用末制导炮弹刚体弹道模型进行了仿真,结果表明:转子铅垂方向以及水平方向的动不平衡角对末制导炮弹的射程和侧偏具有重要的影响。     

战略导弹惯性/星光复合制导技术研究

以Kalman滤波为基础,研究了惯性/星光复合制导系统的原理和特点,并对系统进行了计算机仿真。通过将惯导系统和星敏感器所测得的战略导弹相关姿态信息进行数据融合,估计出复合制导系统的误差状态量,进而修正惯导系统的位置、速度和姿态角误差。仿真结果表明,采用惯性/星光复合制导可以有效地提高战略导弹的姿态精度。     

车载惯导系统传递对准匹配算法研究

车载武器沿纵轴和横轴的机动能力受到很大限制,无法作大的角机动,而传统的速度或姿态匹配算法需要载体能作大幅度的机动运动,否则方位失准角的估计效果不理想。针对车载武器系统机动能力受限的现状,特提出"速度+角速度"匹配算法。同时将导弹的起竖过程中作为机动条件,并将主子惯导之间的挠曲变形作为噪声用H∞滤波器进行处理,解决了建模困难的问题。经仿真分析,该方法可以在导弹起竖过程中完成传递对准,对准精度可在90 s起竖过程内达到3'以内。     

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。     

基于稀疏A*算法的微小卫星飞行姿态静环境规划

提高微小卫星的低可观测特性能够有效提升微小卫星的使用效率和生存能力,因此,设计了一种以稀疏A*算法(SAS)为基础的微小卫星低可观测飞行姿态静环境规划算法。通过对微小卫星的俯仰角,方位角和横滚角等姿态角进行调整,从而可以有效降低微小卫星在威胁雷达方向上的RCS值,提高微小卫星的低可观测特性。通过对工作频率在S波段和VHF波段的威胁雷达对微小卫星的威胁性进行仿真,结果显示规划后微小卫星的低可观测性能明显改善,满足飞行姿态规划的需求。