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。     

无陀螺捷联惯导系统角速度解算方法研究

传统的捷联惯导系统通常用陀螺仪测量载体的角速度,无陀螺捷联惯导系统用加速度计代替陀螺仪,从加速度计输出的比力中解算载体的角速度,角速度的解算精度决定了无陀螺捷联惯导系统的性能及能否在实际中得到应用。分析了一种12加速度计配置方式的无陀螺捷联惯导系统的角速度解算方法,并将卡尔曼滤波技术应用于角速度解算,提高了角速度求解精度。     

美国激光捷联惯导技术发展现状

本文是在对美国捷联惯导基准和测试系统考察的基础上,重点介绍了美国霍尼韦尔军事电子部门生产的激光陀螺捷联惯导系统和由其构成的低成本综合飞行器控制系统、客错系统与组合导航系统,以及它们的组成、性能特点、主要技术指标、应用和发展概貌等,并简要介绍了捷联惯导系统的测试设备。最后,对我国捷联惯导技术今后的发展趋向提出了一些肤浅的看法。     

独立战术制导挂飞试验结果

进行了一次名叫独立战术制导验证(UTGV)的挂飞试验计划,把空军低成本惯性制导系统(LCIGS)作为捷联惯性基准装置。用于独立战术制导验证的捷联滤波、导航滤波和对准滤波软件已开发出来,并在承包商的处理机上实现。计划的第一阶段试验了惯导系统试验模型,第二阶段试验了工程模型(工业惯导系统)~+。在惯导系统试验模型测试过程中,无线电、惯性综合靶场测量系统(CIRIS)作为主导航基准变换用于校准和标定,而纯惯性的载机惯性导航系统(CAINS)用于工业惯导系统试验。地面和飞行试验是在Holloman空军基地用中央惯性制导试验设备(CIGTF)完成的。本文介绍承包商的室内试验、以及用中央惯性制导试验设备进行的地面试验和飞行试验的结果。     

激光陀螺及其应用展望

激光陀螺捷联式惯性导航系统在航空、航天和航海领域中正在开始被采用。本文对激光陀螺的主要优点及应用展望作一粗略介绍。着重谈如下三个方面的情况,即斯佩里公司研制的船用火控系统姿态基准MK16MO d 11稳定元件,用于空对地战术导弹中段制导的SLIC-151MU惯性测量装置,以及霍尼韦尔公司研制的用于飞机的LINS激光陀螺惯性导航系统。通过这些系统的介绍可以看出,对捷联式惯导来说激光陀螺所具有的一些独特优点,以及在其它领域中的一些良好应用前景。     

无平台惯性导航系统的试验

相对陀螺平台惯性系统而言,无平台惯性系统在重量、体积、成本、可靠性和使用特性等方面具有一系列的优点。但是在下列两方面的特点,无平台惯性系统受到异议: 1.基准座标系的数学模拟区别于由稳定平台实现的物理模拟。 2.对安装在不稳定底座的敏感元件（陀螺和加速度表）的精度要求较高,并要承受很激烈的角运动。 典型的无平台惯性系统敏感元件组合由6个固联在飞行器壳体上的敏感元件组成,其中3个是用于角运动参量的测量（例如,陀螺）,另外3个是用于位移运动参量的测量（例如,加速度表）。利用相应的电子设备,将从测量设备组合来的信息加工成3个与绝对角速度向量在陀螺敏感轴瞬时方向的投影成比例的输出信号和3个与感受速度向量在加速度表输入轴瞬时方向的投影变化成比例的信号。     

一种陀螺随机漂移的高精度组合建模方法

随机漂移是制约陀螺精度的一个重要因素,提出了一种对陀螺随机漂移精确建模的方法.利用小波降噪技术消除信号中的高频噪声,再将降噪后的数据序列平稳化,对平稳化后的数据序列进行AR建模、卡尔曼滤波,得到陀螺随机漂移的估计量.用Allan方差等方法对仿真结果进行了检验,表明了该方法的有效性.该模型可用于补偿惯导系统中陀螺漂移产生的随机误差,以提高制导精度.     

平台惯性导航系统仿真器的设计

针对平台惯性导航系统的特点,提出了一种平台惯导仿真器的设计方案,通过对导航系统进行模块分解,建立了主要仿真模型,完成了平台惯导仿真器的开发和实现。仿真结果符合平台惯性导航系统的物理特性,实践证明该仿真器可为导航算法、导航系统滤波器的研究提供仿真支持。     

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。     

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。     

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。     

军用保偏光纤

保偏光纤作为一种特种光纤,主要应用于光纤陀螺,光纤水听器等传感器和 DWDM,EDFA 等光纤通信系统。由于光纤陀螺及光纤水听器等可用于军用惯导和声呐,属于高新科技产品,而保偏光纤又是其核心部件,因而保偏光纤一直被西方发达国家列入对我禁运的清单。     

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。     

一种新的车载SINS/DR组合定位定向算法

针对军用车辆卫星定位信号缺失的问题,推导了三维条件下的无陀螺航位推算算法,在分别对航位推算和捷联惯导算法系统误差分析的基础上,应用kalman滤波器设计了一种新的SINS/DR组合算法,仿真结果显示,采用组合算法,系统三维定位精度分别提高37.8%、49.7%和35.1%。     

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.     

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.     

以地理座标系计算的捷联式惯性导航系统的误差分析

捷联式系统的特点在于它们没有常平架支撑结构,这种系统把三个陀螺及三个加速度表直接地机械安装在飞行器上以提供导航功能。依靠陀螺信息建立起某种参考座标系,机载数字计算机存储记忆飞行器相对于该参考座标系的姿态。因此,计算机能够提供必要的座标转换,把加速度表的输出转换为参考座标系里的量。导航计算方式和以前讨论过的平台系统的计算方式完全一样。     

改进的四陀螺冗余捷联惯组故障诊断与隔离方法

四个陀螺和四个加速度计构成的冗余捷联惯组系统,采用等价空间法——广义似然比法、最优奇偶向量法进行故障诊断与隔离时,会出现不能正确隔离出故障仪表的问题。分析后得出,存在一个余度时,等价空间法只能诊断出故障,而无法隔离故障仪表,这是由等价空间法的原理决定的。小波变换可对信号进行多尺度分析,能够准确地找出信号奇异点——幅值突变和频率突变等。基于以上问题,利用小波变换对突变信号敏感的特性,提出等价空间+小波变换的组合方法,对四陀螺冗余捷联惯组进行故障诊断与隔离。数字仿真试验证明:对于阶跃型故障,该组合方法能诊断故障并能成功进行故障隔离。     

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。     

利用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。提出四元数约束插值算法,其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,验证了所提算法的有效性,其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。