船用捷联式惯性导航系统仿真器的设计和研究

本文针对船用捷联式惯导系统的特点介绍了船用捷联式惯导系统仿真器硬件和软件的组成及其主要工作原理。此仿真器不仅能在实验室条件下模拟出船用捷联式惯导系统的各种工作环境,还可以模拟惯性仪表的测量噪声,从而帮助研究设计人员对惯性导航系统的算法进行误差分析,是船用捷联式惯导系统的一种重要调试工具。     

一种新的船用捷联惯导系统阻尼算法

针对平台式惯导系统阻尼系统设计复杂的问题,根据罗经对准网络与阻尼网络的等效性,研究一种新的捷联阻尼算法。以捷联式惯导系统的数学平台代替平台式惯导系统的实体平台,设计捷联式惯导系统阻尼网络,包括水平阻尼网络和全阻尼网络,推导方便计算机运行的水平阻尼算法和全阻尼算法。结合某型激光陀螺双轴旋转惯导系统半实物仿真,对水平阻尼和全阻尼算法进行验证。     

船用捷联惯导系统惯性仪表的数据采集

捷联式惯性导航系统是一种先进的自主式导航系统,它能以较低的成本得到较高精度的姿态和位置信息,因此近年来受到了世界各国导航界的重视。本文就船用捷联式惯导系统的数据采集进行了分析与探讨。文中首先论述了惯性仪表的数据采集方法,然后针对船用捷联惯导系统的特点,设计了一个船用捷联惯导系统的惯性仪表数据采集电路,并对其数据采集、同步和中断等部分作了较详细的分析。     

一种用于惯导系统车载试验的速度基准系统

介绍了一种自行研制的用于捷联惯导车载试验的速度基准系统.该系统由卫星导航装置、车速采集装置和主控计算机组成,能够实时输出满足一定精度要求的速度数据,可作为捷联惯导跑车试验中的速度基准,用以模拟其它测速设备的输出.经过实际车载试验验证,该基准系统组成简单,功耗、体积、重量和速度精度满足捷联惯导车载试验要求,能够做到在无卫星导航信息条件下,模拟实现组合导航系统的测速功能.     

基于MEMS的GPS/SINS组合导航技术发展现状

对比了GPS、捷联式惯导系统、微电子机械系统(MEMS)惯性传感器各自的优缺点.针对目前以惯性技术为基础的组合导航系统得到了重视和发展,介绍了基于MEMS的GPS/捷联式惯导组合过程中存在的各种技术问题和解决这些技术难题的技术途径.     

内水平阻尼捷联惯导误差仿真研究

捷联惯导系统依靠算法建立导航坐标系,以数学平台取代平台惯导物理实体平台,其系统误差中同样存在三种周期振荡成分.将平台惯导内水平阻尼思想引入捷联惯导,阻尼舒拉周期振荡和傅科周期振荡误差成分,同时推导了内水平阻尼捷联惯导误差传播方程.仿真实验表明,引入内水平阻尼之后,在载体加速度较小的条件下,捷联惯导姿态精度得到明显提高.     

船用捷联惯导系统标定技术方案设计

以船用各种高精度光学捷联惯导系统为主要研究对象,开展高精度标定技术研究,完成船用高精度光学捷联惯导系统码头标定实验室样机建设,实现不同类型光学捷联惯导系统的自动化标定,并通过综合仿真验证系统、跑车验证系统来确认标定结果的有效性,确保惯导系统在实际使用环境下的精度.     

采用捷联惯导技术测量高速列车姿态

对几种常见的载体姿态测量方法进行了对比;介绍了平台式与捷联式惯性导航系统在姿态测量等方面的优缺点,并给出捷联惯导技术的姿态解算方法.     

基于轨迹模块设计的捷联惯导仿真研究

基于仿真系统要求,文章提出了系统功能模型,并详细推导了一种水下航行数据产生方法。该方法可以给出一套求解各种导航参数的解析公式,并能导出捷联惯导系统的原始输入数据;仿真实验以生成轨迹为基准,对系统进行仿真,根据其输出参数与轨迹仿真器对应参数的吻合程度来检验仿真程序的合理性。仿真结果符合检验标准,基于模块设计的仿真方法行之有效。     

基于瞬时线速度的捷联惯导系泊精对准方法

针对捷联惯导系统系泊精对准问题,提出了一种利用舰船瞬时线速度作为参考速度的精对准方法.通过大量试验研究,分析捷联惯导系统输出速度的信号特征,设计数字高通滤波器,从捷联惯导系统速度中提取舰船瞬时线速度信息.建立了适用于系泊条件的捷联惯导系统误差模型,并以计算出的舰船瞬时线速度作为参考速度完成卡尔曼滤波精对准.试验结果表明,所提取出的舰船瞬时线速度误差小于0.08m/s,且新方法的对准精度和重复性明显优于以零速为参考量的对准方法.     

SINS/GPS/LORAN-C多传感器组合导航系统研究

基于联邦滤波的捷联惯导与GPS、Loran-C组合导航系统,是利用GPS、Loran-C等子系统提供的参数信息对组合导航系统进行联邦卡尔曼滤波,校正捷联惯导系统的误差。在对系统进行了理论仿真的基础上,进行了海上试验,给出了静态和动态试验的结果。理论仿真和基于实测数据的试验结果表明,此滤波器具有较高的滤波性能和精度,而且提高了导航系统的可靠性。     

一种捷联惯导阻尼超调误差抑制算法研究

针对捷联惯导系统在阻尼状态切换时产生超调的问题,提出一种基于“双模”解算的捷联惯导阻尼超调误差抑制算法。基于捷联惯导的力学编排,建立了系统水平回路的控制模型,分析了系统阻尼和无阻尼状态切换时超调误差产生机理。在此基础上,设计了系统阻尼和无阻尼并行的导航解算算法,在切换状态超调期内利用无阻尼导航输出校正阻尼导航输出,抑制状态切换超调误差。算法将捷联惯导系统IMU的输出同时接人两个解算回路。两个回路同时、独立进行导航参数的解算。系统工作在无阻尼状态时,惯导系统输出无阻尼回路的导航参数。在状态切换的超调期内,惯导系统仍输出无阻尼回路的导航参数。状态切换的超调期结束后,惯导系统输出阻尼回路的导航参数。仿真结果表明,该算法能够抑制惯导系统阻尼状态切换时产生的超调误差。同时,该算法使校正回路设计简洁,工作稳定可靠。     

简化UKF算法在SINS／GPS组合导航中的应用

针对SINS／GPS组合导航系统的特点，建立了系统的非线性误差模型。根据系统状态方程为非线性而观测方程为线性的特点，将一种简化的UKF方法（Rao-Blackwellisation Additive Unscented Kalman Filter，RBAUKF）用于SINS／GPS组合导航系统中，RBAUKF采用较少的采样点数目和简化的更新算法，降低了计算复杂度。最后，在机动条件下，进行了SINS／GPS组合导航实验仿真。仿真结果表明，RBAUKF相比EKF具有更高的滤波精度，更适合在SINS／GPS组合导航系统中应用。     

Research on integrated navigation method for AUV

The principles of the SINS/DVL integrated navigation system are introduced, and the compass status accuracy is compared. When the heading is changed, the dead reckoning algorithm using the heading information of the SINS （Strapdown inertial navigation systems） and DVL （doppler velocity log） is adopted to substitute the SINS/DVL integrated system. The simulation results show that the method can improve the accuracy of integrated navigation system when AUV （autonomous underwater vehicle） is in motion.     

AUV中SINS/DVL组合导航技术研究

针对水下自主潜器的特点，重点介绍一种采用捷联惯导系统与多普勒计程仪的组合导航技术。通过引入多普勒计程仪提供的绝对速度，提出了输出校正与反馈校正相结合的混合校正集中卡尔曼滤波方案，仿真结果证明该方案可有效提高系统导航精度。     

旋转式捷联惯导系统的误差分析与仿真

给出旋转式捷联惯导系统的误差方程。分析得到在旋转的条件下,系统主要误差源（即陀螺常值漂移,加速度计零位偏差）对导航参数输出的影响。通过数字仿真验证了理论分析的正确性,为旋转式捷联惯导系统的工程应用提供了理论基础。     

卡尔曼/粒子滤波器在船用组合导航中的应用

采用将全球定位系统GPS（Global Positioning System）与捷联惯性导航系统SINS（Strapdown Inertial Navigation System）进行组合导航的方式,组合后系统性能将优于GPS或SINS单独使用时的任一系统。介绍了基本粒子滤波器算法原理并对卡尔曼/粒子组合滤波器在船用GPS/SINS组合导航中的实现形式及算法特点进行了研究。仿真结果表明,对于船用SINS/GPS组合导航问题,卡尔曼/粒子组合滤波器能够获得较高的滤波精度,满足实际船用导航要求。     

Comparison of robust H<Subscript>∞</Subscript> filter and Kalman filter for initial alignment of inertial navigation system

There are many filtering methods that can be used for the initial alignment of an integrated inertial navigation system. This paper discussed the use of GPS, but focused on two kinds of filters for the initial alignment of an integrated strapdown inertial navigation system （SINS）. One method is based on the Kalman filter （KF）, and the other is based on the robust filter. Simulation results showed that the filter provides a quick transient response and a little more accurate estimate than KF, given substantial process noise or unknown noise statistics. So the robust filter is an effective and useful method for initial alignment of SINS. This research should make the use of SINS more popular, and is also a step for further research.     

GPS/SINS姿态组合系统数据空间同步方法研究

在引入了姿态观测量的基于卡尔曼滤波器的GPS／SINS组合导航系统中，GPS天线体坐标系与IMu所在的载体坐标系由于安装误差或其他原因不能完全重合，两个坐标系之间存在失准角，导致GPS与SINS输出的姿态信息在空间不同步，这将严重影响卡尔曼滤波的效果。针对这一问题进行了深入的研究，分析了姿态测量数据空间不同步的原因，给出了静态和动基座情况下标定两个坐标系位置关系的若干方法并进行仿真分析验证了其可行性。