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.     

Comparison of robust H∞ 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.     

Comparison of robust H∞ 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.     

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.     

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。     

基于优化旋转矢量双子样算法的捷联惯导姿态解算

在捷联惯导系统中,姿态更新算法会对导航精度产生至关重要的影响.旋转矢量法在抑制不可交换性误差及其累积效应方面具有显著的优点.为兼顾姿态解算的实时性与精确性,文中基于旋转矢量双子样算法原理推导其误差补偿项,并进行了圆锥运动环境下的算法优化,以提高算法的动态适应性,从而形成了优化的旋转矢量双子样算法.最后通过与传统四元数法进行对比分析,表明在捷联惯导姿态解算中,采用优化旋转矢量双子样算法不仅可较好满足系统实时性要求,同时还能较明显地提高解算精度.     

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。     

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.     

Application of H∞ filtering in the initial alignment of strapdown inertial navigation system

In this paper , the principle of H∞ filtering is discussed and H∞ filter is constructed, which is used in the initial alignment of the strapdown inertial navigation systems(SINS). The error model of SINS is derived. By utilizing constructed H∞ filter, the filtering calculation to that system has been conducted. The simulation results of the misalignment angle are given under the condition of unknown noises. The results show that the process of alignment with H∞ filter is much faster and with excellent robustness.     

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。     

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。     

舰船航姿发送系统的数字化改进设计

随着现代惯性导航设备（特别是捷联导航设备）的发展,惯性测量单元（IMU）大多以数字平台的方式存在,发送数字信号简单而方便;为兼容一些设备的模拟电机接收,对原有的舰船航姿发送系统进行数字化改进就显得十分必要了。该文提出了某舰船航姿发送系统的数字化改进设计的原理、方案和实现的一些关键措施,并列举了该系统的特点和与原系统的优势所在。     

强跟踪滤波在动基座传递对准中的应用

在保证捷联惯性导航系统（SINS）动基座传递对准具有一定精度的前提下,为了缩短传递对准的时间,对强跟踪滤波（STF）在动基座传递对准中的应用进行了研究。通过在一步预测方差P（k＋1｜k）中引入渐消因子λ（k＋1）,以此减弱老数据对当前滤波值的影响。同时,对渐消因子λ（k＋1）的计算做出修正,使得状态估计更加平滑。最后,在匀速拐弯的机动方式下进行了仿真,结果表明强跟踪滤波在对准精度与速度上比Kalman滤波有更好的表现。     

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.     

基于浮点DSP+ARM的光纤捷联/GPS组合导航计算机的设计

介绍一种基于DSP TMS320VC33PGA和ARM系列微处理器S3C44B0X构成的光纤捷联/GPS组合导航计算机的设计,详细介绍了系统硬件结构设计、高精度数据采集电路、FPGA接口电路设计、FLASH程序引导设计以及系统软件设计.通过实验室三轴转台实验证明该系统具有实时性好、精度高、体积小的优点.     

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。     

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。     

基于AHP的光学捷联惯导系统综合评价

文章研究层次分析法（AHP）在光学捷联惯性导航系统综合评价中的应用,从舰船使用角度出发,研究给出光学捷联惯性导航系统的评价指标体系,并在此基础上研究光学捷联惯性导航系统的综合评价方法。文中首先用层次分析法确定光学捷联惯性导航系统指标权重,最终确定方案的综合评价值。为我国舰船系统的方案设计提供评价依据和考核手段,进一步提高我国舰船系统的论证质量和水平,也为其它舰船装备的评估研究提供技术支持。     

基于飞行轨迹的捷联惯导系统算法仿真

根据载体在空间中的运动特点,利用工程软件Matlab对基于飞行轨迹的捷联惯导系统算法进行了仿真。先是通过建立基本运动模型模拟出载体的飞行轨迹,然后进行逆运算求出陀螺仪和加速度计的模拟输出量（角速度和比力）作为系统输入,并加入模拟噪声,最后通过合理的力学编排计算出运动载体的位置和速度信息,仿真结果验证了算法的正确性和系统的可行性。     

低成本AHRS中Kalman滤波器的降维状态观测器设计

最优控制系统如捷联惯导系统（AHRS）都离不开状态反馈。然而系统的状态变量并不都是易于直接检测到的，这就需要状态观测器。基于减轻导航计算机计算负担和降低成本的考虑，提出Kalman滤波器的降维观测器的设计，并且讨论了误差模型的噪声补偿和降低估值误差的方法。