考虑舰船甲板弹性变形时的传递对准方法研究

传递对准时,帆船甲板的弹性变形会对装在甲板上的子惯导系统的对准精度产生一定的影响,因此需要对弹性变形进行建模,估计出弹性变形角并加以补偿来提高对准精度。首先对舰船甲板的弹性变形进行建模,并采用“速度＋角速率”匹配的对准方法进行卡尔曼滤波仿真,对安装误差角和弹性变形角进行了估计。仿真结果表明该方法在估计子惯导的安装误差角和弹性变形角时的精度可以满足使用要求的精度。     

基于FGU的船体变形测量技术中时间延迟补偿方法研究

基于光纤惯性测量单元(Fiber Gyro Unit,简称FGU)的角速率匹配法是船体变形测量技术的发展方向,但是在实际应用中两套测量单元之间存在时间延迟,会影响船体变形测量精度。该文分析了时间延迟的产生机理以及时间延迟对变形估计的影响。并基于二阶马尔科夫模型对船体变形建模,建立卡尔曼滤波状态方程和量测方程,提出了一种时间延迟补偿方法,将时间延迟扩充为状态量,对其进行实时的估计和补偿。最后通过仿真并结合实船试验数据,对比分析了时间延迟补偿前后的变形估计效果,验证了此方法的有效性。     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

舰艇干扰因素对速度匹配传递对准性能的影响

结合工程应用中的实际问题,模拟实船干扰因素情况,采用理论和仿真分析相结合的方法,研究了船体变形、舰船运动、基准信息跳变等对舰载武器速度匹配传递对准性能的影响。结果表明:1)速度匹配传递对准不易受船体变形影响;2)舰船航向机动有助于提高速度匹配传递对准性能,舰船在匀速直航状态下,方位姿态角对准精度2′左右,等效北向陀螺漂移的估计精度能达到80%,无法估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏;舰船在转弯状态下武器惯导各误差量估计精度和估计速度都有所提高,能够估计等效东向陀螺漂移和加速度计零偏,估计精度达90%以上;3)基准信息跳变会干扰速度匹配传递对准性能,引起姿态角估计误差。     

基于测姿GPS及电子罗盘组合的姿态估计算法

针对低成本姿态测量应用需求,研究了由测姿GPS与电子罗盘组合的姿态估计算法。以捷联姿态误差模型为基础,利用等效倾角误差表示姿态误差,引入角速率误差作为状态参量,通过四元数微分方程推导等效倾角误差传递模型。从GPS双差载波相位测量方程和电子罗盘地磁矢量方程出发,从观测量的物理意义出发推导了等效倾角误差为状态参量的非线性观测方程。采用扩展卡尔曼滤波对姿态参数进行状态估计。车载实验表明该算法能够有效地提高姿态测量精度和系统的鲁棒性,具有较好的实用性。     

机动对SINS对准中惯性仪表误差估计的影响

为了尽可能估计出捷联惯导系统中惯性仪表的误差,建立捷联惯导系统误差方程和量测方程,运用传递对准技术,构建了速度匹配方式下的Kalman滤波器模型,研究了线加速和拐弯机动下对惯性仪表误差估计的影响,并对计算机仿真结果进行比较分析,仿真结果表明:线加速情况下可以提高陀螺漂移误差的估计精度,拐弯情况下可以提高加速度计偏置误差的估计精度。     

船用静电陀螺导航仪误差分析

通过加扰动的方法详细地推导了空间稳定平台结构配置方案的船用静电陀螺导航仪在惯性坐标系的误差方程,即位置误差方程和速度误差方程,并以开环的方式将它们变换为地理坐标系的位置和速度误差.     

潜用平台惯导陀螺漂移估计的新方法

为保证潜艇隐蔽性,满足高精度导航要求,设计了一种针对潜用平台惯导的陀螺漂移估计新方法。简要分析了陀螺漂移对惯导系统误差的影响;基于舒拉振荡周期,利用间断获得的外测信息建立惯导系统短时速度、位置误差模型并进行不确定度评估;采用Kalman滤波对陀螺漂移作了事后估计。仿真验证结果表明,建立的速度、位置误差模型可信度高。尽管该方法无法满足实时性要求,但可较为准确地估计出北向陀螺常值漂移以及水平误差失调角,有效抑制后续经度误差发散现象,提高了导航精度。     

基于角速率匹配法的船体变形实船测量技术研究

针对船体变形测量技术大多处于理论仿真的局限性,提出了基于实船试验的船体变形测量技术,考虑到测量速度的需要及静态变形角缓慢变化的特征,推导了基于角速率匹配法"准静态"模型。采用Kalman滤波技术对Mochalov模型和"准静态"模型下的变形角进行了估计,从实船试验的角度验证了船体变形的产生原因,拓展了"准静态"模型适用范围,进一步分析了舵操作对船体变形角的影响。试验结果表明,"准静态"变形角对缓变静态变形角跟踪效果良好,提高了静态变形角的测量精度,为光纤陀螺船体变形测量技术的实际应用奠定了坚实的基础。     

考虑传感器误差的故障检测

讨论了考虑传感器误差时的故障检测方法。首先用神经网络对最优奇偶向量方法产生的残差进行补偿，消除安装误差、刻度系数误差以及常值偏差对残差的影响；然后用解析方法和神经网络方法对补偿后的残差进行故障检测和隔离（FDI），从而提高故障检测和隔离的准确性。     

舰用高精度激光陀螺惯导内杆臂误差分析及补偿方法研究

对于高精度激光陀螺旋转惯导系统,大部分惯性器件误差都能够通过惯性测量单元（ IMU）旋转而调制掉,内杆臂误差不仅不能够被调制掉,反而因为 IMU旋转将误差引入到系统对准和导航过程中。基于此,本文对内杆臂误差进行分析与建模,推导内杆臂误差与导航速度误差之间的数学表达式,通过分析确定内杆臂长度和振动频率是影响内杆臂误差的2个因素,并提出基于内杆臂长度的误差补偿方法。最后,通过试验对内杆臂误差模型和补偿方法进行了验证。     

基于双轴速率转台的IMU440惯性测量单元快速标定方法与实验

在捷联惯导系统中,惯性器件的确定性误差是系统误差的主要原因之一。为了提高惯导系统的输出精度,必须对这一误差加以补偿。以美国Crossbow公司开发的IMU440惯性测量单元为对象进行了快速标定实验,建立了陀螺仪和加速度计的误差模型方程,提出了用于辨识陀螺仪和加速度计误差模型参数的速率和位置标定法,根据两种标定方法得到了IMU440惯性测量单元的误差模型,最后对误差模型进行了校验。实验结果表明,误差补偿后的惯性器件输出值可以很好地接近理想输出值,大大降低了捷联惯导系统的输出误差。     

捷联惯性导航系统安装误差分析

捷联惯性导航系统（SINS）现已广泛装备于各类载体上,但由于惯性测量装置直接安装在载体上,安装误差的存在会影响惯性器件的输出,进而影响系统的导航精度。因此对捷联惯性导航系统安装误差进行分析,对于减小惯性器件输出误差,提高载体的定位精度具有极其重要的作用。对捷联惯性导航系统主要误差模型进行深入分析的基础上,对惯性器件的两类主要误差影响进行了分析讨论,并通过仿真试验对分析结果进行了验证。     

薄板焊接变形高精度预测方法的研究

采用固有应变方法预测焊接变形时,传统方法是把纵向收缩、横向收缩和角变形这三成分作为接头的固有变形来估算焊接变形。但是,由于薄板的刚度低,在纵向方向上的弯曲变形也较明显,采用传统方法会影响薄板焊接变形的预测精度。为提高精度,文章对传统的方法进行了改进,开发了包括考虑纵向弯曲在内的四成分固有变形数值计算方法来预测薄板焊接变形。数值模拟结果表明:运用该方法预测薄板的焊接变形时,比传统的方法有更高的精度,而且预测结果与热弹塑性有限元的模拟结果十分吻合。     

高精度测量在渤海湾单点导管架安装过程中的应用

从利用海洋废弃导管架出发,介绍为实现海洋平台导管架陆地和海上部分的对接,废弃导管架陆地部分与海上部分的主要测量内容和测量精度要求;分析导管架测量与常规测量比较存在的主要难点;提出几何测量方法较常规传统测量存在的误差传递积累和测量精度低而言,简便、易操作、精度高;介绍几何法测量的具体原理和计算公式,说明导管架桩腿之间距离以及导管架倾斜角度精确测量的详细步骤和计算方法,并对桩腿之间距离的误差、倾斜角度误差传播公式进行推导;结合实例说明导管架安装精确测量的过程,计算测量结果和测量误差,总结导管架安装几何方法测量的基本经验。     

陀螺壳体旋转监控技术

陀螺壳体旋转法监控技术有助于提高平台罗经系统精度、减少陀螺漂移与加速度计误差。本文首先介绍了该项技术的应用背景；详细阐述了系统结构特性、基本工作原理、机械编排与稳定回路，以及实现方法；本文深入研究了旋转平台转速的选取方法并分析了系统误差；最后计算了典型情况下旋转壳体的转速。结果表明：采用陀螺壳体旋转法监控技术可以有效地调制陀螺漂移、从理论上可提高陀螺仪精度二至三个数量级，从而使平台罗经系统精度得到很大的提高。     

直接优化解析姿态确定方法

基于惯性系的姿态确定方法是近阶段关于动基座姿态确定问题的热点研究方向,分析了惯性系姿态确定方法的误差源产生机理,发现传统的惯性系首先解析出起始姿态阵,继而通过惯性器件量测输出,更新至当前姿态完成姿态确定,这一更新过程不仅加大了计算量,同时会重新引入器件误差和系统误差。因此,针对这一问题提出了一种基于惯性系的瞬时姿态阵解析姿态确定方法。该方法直接解析出当前时刻的姿态阵,避免姿态更新过程中引入误差,充分发挥了优化解析法的优势,对准精度得到大大提高,并利用仿真和实测数据验证了算法的可行性和有效性。     

船舶MEMS微惯导网络精度技术研究

为了减少误差积累,提高导航精度,通过船舶上的CAN总线网络,利用高精度主惯导系统对低精度的MEMS微惯导系统进行在线修正。根据微惯导网络系统姿态角的误差模型,将惯导系统的角速率输出值作为量测信息设计卡尔曼滤波器,对姿态角修正算法进行了仿真运算,估计出了MEMS微惯导系统姿态角误差。