船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

为满足船用捷联惯性导航系统对准快速性和精确性的要求,提出一种系泊条件下的捷联惯导系统快速初始对准方法。利用三阶调平回路进行水平精对准,直接计算出重力加速度在基座惯性坐标系下的投影,并采用加权求平均算法对重力加速度的投影进行平滑。最后根据惯性系下重力加速度慢速圆锥变化的特性,利用平滑后的重力加速度实现舰载捷联惯导快速初始对准。对所提出的快速对准算法进行了仿真,并利用系泊实验进一步验证了惯性系快速对准方案的可行性。结果表明,所提出的快速对准方法在6分钟内完成了初始对准,且对准精度满足中等精度捷联惯导系统要求。     

船用捷联惯导系统在系泊状态下的快速初始对准方法

建立了捷联惯导系统的误差模型，并利用ＰＷＣＳ理论对系统模型进行了可观测性分析。在可观测性分析的基础上提出了一种估计方位失准角ψＵ的方法，从而大大缩短了系泊状态下初始对准时间，提高了对准速度。最后，通过计算机仿真证明了该方法的有效性。     

基于UKF的大失准角条件下单轴旋转SINS初始对准方法

论文阐述了单轴旋转调制技术对捷联惯导系统误差抑制的原理,针对单轴旋转捷联惯导系统的初始对准,推导了大失准角误差条件下非线性初始对准误差模型,同时为充分利用惯导系统输出信息,提出了一种“加速度+速度”的非线性观测模型;根据系统误差方程和观测方程同时非线性,设计了一种Unscented卡尔曼滤波算法,并对静基座单轴旋转SINS初始对准进行了仿真试验.结果表明,采用该算法水平和方位对准在较短时间内都能达到较高精度,同时对加速度计零偏和三个陀螺漂移实现有效标定.     

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.     

旋转调制式捷联惯导系统初始对准方案研究

初始对准技术是惯性导航的关键技术之一,其精度将直接影响导航精度。旋转调制式捷联惯导系统在一定的旋转方案下虽然可以将惯性组件的误差调制掉从而提高系统导航精度,但其初始对准的误差则不受调制,所以有必要对旋转调制式惯导系统的初始对准进行深入研究,确定适合旋转式捷联系统使用的对准技术和方案以进一步提高系统精度。文章对可应用于旋转调制式捷联惯导系统的三种对准方案做了研究分析并进行了仿真。结果显示,二位置对准方案可显著提高系统变量的可观测度,连续旋转方案对准精度最高,收敛速度最快,效果最好。     

系泊状态舰载捷联惯导系统的全参数在线标定

为了满足在舰标定的需求,提出了一种舰载捷联惯导系统在系泊状态下的全参数在线标定方法。首先建立了陀螺和加速度计的输出误差方程。然后给出了误差参数标定Kalman滤波模型,该模型以陀螺和加速度计零偏、安装误差、标度因数误差等24个误差量为状态量。设计了低通滤波器从捷联惯导解算速度中获取速度解算误差作为量测量。设计了一种合理的标定路径,提高了状态量的可观测度。通过对IMU转位数据进行导航滤波处理,估计出全部参数。仿真试验和实物摇摆试验表明,该方法能够准确地估计出全部参数,具有工程实践价值。     

舰船捷联惯导系统软件在Linux下的设计与实现

以捷联惯导系统的原理为基础，在L inux环境下给出一种舰船捷联惯导系统软件的设计和实现方法。     

舰用激光陀螺双轴旋转惯导系统闭环对准方法

旋转调制惯导系统初始姿态误差由于其不可被调制,从而影响系统长航时的精度。本文针对激光陀螺双轴旋转惯导系统,以提高系统初始对准精度为目的,将系统初始对准过程作为随机控制系统处理。结合双轴旋转带来的优势,应用随机闭环控制理论,提出双轴旋转惯导闭环对准方案,并设计滤波器和闭环反馈控制律。利用实验室双轴转台和激光陀螺IMU,构建双轴旋转惯导半实物演示系统,验证闭环对准作为双轴旋转惯导系统精对准方法的可行性。试验结果表明,闭环对准方法与双轴旋转相结合,能够有效估计IMU误差并补偿,比传统的开环卡尔曼滤波对准精度高。     

基于惯导解算与数字滤波的舰船振荡运动的分离研究

舰船在风浪激励或（和）其它因素的作用下产生六自由度的随机摇荡运动,而摇荡运动将降低舰载武器的打击精度。针对该问题,论文在捷联惯导（SINS）导航解算的基础上,提出了数字滤波的舰船振荡运动分离方法,以实时分离舰船振荡运动,并实时修正舰载武器的运动轨迹,提高其打击精度。由于惯性导航系统为避免加速度对平台跟踪地垂线的干扰而自然形成舒勒振荡,此振荡必然会引入舰船运动的导航解算结果中,因此为提取出瞬时运动,引入数字高通滤波器消除舒勒振荡。论文给出了瞬时运动定义及滤波器的实现方法,仿真结果证明了该方法的有效性。     

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。     

一种AUV捷联惯导系统动基座快速初始对准方法

针对AUV的特点,介绍一种采用捷联惯导系统进行导航的AUV动基座快速对准方法.通过模型建立与公式推导提出用两个水平失准角的稳态值估计方位失准角稳态值的方法,仿真结果证明,在保证一定精度的前提下,可大大加快初始对准的速度.     

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。     

基于四元数的舰船捷联惯导粗对准方法研究

当舰船处于系泊和锚泊状态时,受风浪作用陀螺仪无法提取出地球自转角速度信息,从而导致粗对准解析法失效。针对这一问题,提出一种基于惯性坐标系的粗对准算法。采用四元数法表示舰船姿态,将所求初始姿态四元数分解成3部分分别进行求解。应用惯性坐标系方法及四元数法表述使得算法简单,计算机时少。仿真结果表明,在系泊和锚泊状态下,经算法解算出的姿态误差角在粗对准要求的范围内,完全可以满足后续的精对准要求。     

激光惯导系统凝固坐标系粗对准方法

激光惯导系统早已成为北约各国海军舰艇的主流装备,我国海军也将激光惯导系统作为舰艇惯导系统的主要发展方向之一。由于舰艇运动环境的干扰,惯导系统经常处于动基座下完成对准,这对对准方法提出很高的要求。本文在国内外学者研究成果的基础上,推导基于凝固坐标系的粗对准算法,并利用国内50型激光陀螺惯导系统进行验证。试验结果表明,该方法能够有效隔离载体的动态干扰,系统冷启动进行3 min粗对准转入纯惯性导航,1h定位精度达0.7 nm,证明该方法作为动基座惯导系统粗对准方案的可行性。     

捷联惯导系统惯性系粗对准原理及试验

基于重力信息的惯性系粗对准方法是舰船捷联惯导粗对准的常用方法,其在本质上属于双矢量定姿问题。在此基础上,进一步研究基于多矢量定姿的粗对准方法,并通过试验方法重点研究不同矢量配置方法与定姿、对准精度的对应关系。仿真试验结果表明:在同等观测噪声扰动下,多矢量定姿算法的精度优于双矢量定姿算法;在合理配置矢量组的前提下,多矢量定姿粗对准方法的精度和稳定性与传统的粗对准方法相比均得到显著提高。     

水下潜器初始姿态的建模仿真与计算

惯性导航是水下潜器主要的导航方式,初始对准对惯性导航的精度至关重要。针对水下潜器的自对准,建立了捷联惯导初始对准的误差模型和卡尔曼滤波模型。使用速度误差作为观测量,进行了卡尔曼滤波仿真。结果表明,建立的误差模型和方法在对准时间内,姿态角误差稳定在10″,航向角误差稳定在1′~2′,准确地计算出了水下潜器的初始姿态航向角。     

捷联惯导系统晃动基座高精度快速自对准技术研究

传统自主对准要求捷联惯导系统准确感应地球自转角速度,导致捷联惯导系统对准期间必须处于静止或微幅晃动状态,限制自主对准的适用范围,而且一般的舰载武器系统难以处于绝对静止状态。为实现舰载武器在晃动条件下的自主对准,本文研究提出了晃动基座下的自对准方案。首先,在粗对准阶段,基于重力加速度在惯性空间的投影量,将姿态阵分割为4个矩阵分别求取,减弱晃动对粗对准的影响;其次,利用晃动条件下系统可观测性提高的特点设计相关滤波器。通过实验验证了此对准方案的可行性。     

基于双轴位置转台的捷联惯导系统级标定技术

本文研究一种基于双轴位置转台的激光陀螺捷联惯导系统的系统级标定方法。建立了附加约束条件的陀螺和加速度计标定模型,从捷联惯导系统的误差方程出发,建立30维Kalman滤波标定模型,以速度和位置作为观测量,并设计双轴位置旋转路径,对惯性仪表标定参数进行激励与辨识。仿真实验结果表明,该方法能够准确估计出陀螺和加速度计的15个标定误差参数,具有一定的参考价值。     

舰载导弹捷联惯导系统原位标定技术研究

文章针对舰载导弹捷联惯导系统,提出了一种原位标定方案。此方案在不需要将惯导系统从导弹上拆下来,且无需借助转台等测试设备的条件下,利用捷联基准提供的速度和姿态信息,采用系统级标定法对惯性器件误差进行了标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成导弹捷联惯导系统原位标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。     

长航时捷联惯导系统综合校正方法

针对捷联惯导系统长时间工作时导航误差随时间发散的问题,提出一种适用于长航时捷联惯导系统的综合校正算法.首先建立了惯性系下的φ方程,在此基础上推导了陀螺误差引起的惯性系下φ角增量表达式,并通过φ角增量与观测量（位置误差和航向误差）之间的关系,建立起陀螺误差与观测量之间的关系,进而利用不定期获取的参考位置和航向信息计算陀螺漂移并进行修正.理论和实验分析表明,所提出的综合校正方法明显地抑制了捷联惯导误差随时间的发散,可有效提高长航时捷联惯导系统的导航精度,且该方法不受载体运动和纬度变化的影响,具有很强的工程实用价值.