基于微型惯性测量单元的姿态测量系统

采用国产微机械石英陀螺仪和挠性加速度计,研制出微型惯性测量单元,利用外部速度和航向信息,构成微型惯性测量单元的姿态测量系统,用它来测量关心区域的局部水平姿态,经模拟台和跑车试验,该姿态测量系统的水平姿态测量精度小于0.2°.     

GPS航姿测定方案及误差分析

该文提出了用两台ＧＰＳ接收机测量同一颗卫星所得的伪距差求算舰船的航向角和姿态角的方法，推证了航向角和姿态角的计算公式。通过误差分析，讨论了影响ＧＰＳ航姿测定的各项误差，提出了ＧＰＳ航姿测量方案。     

SA影响下的差分GPS系统实现探讨

本文讨论了在ＳＡ影响下差分ＧＰＳ（ＤＧＰＳ）的系统实现问题。文章通过分析ＳＡ误差特性及辨识ＳＡ误差模型，首先讨论了ＤＧＰＳ减小ＳＡ误差的有效性以及ＳＡ对ＤＧＰＳ的影响，然后对反ＳＡ的ＤＧＰＳ方案设计进行了探讨和论证，并着重就基准台的校正量算法给出一些建议和设想。本文结论对减小ＳＡ影响，改善ＤＧＰＳ精度有一定的实用价值。     

高精度水深测量的误差影响因素及控制措施

针对水运工程中高精度水深测量的要求,本文以单波束测深系统为研究对象,介绍了水深测量的测深原理及主要误差影响因素。分别从定位误差、测深误差、水位误差、环境效应等角度对高精度水深测量的主要误差来源进行了分析,提出相应的控制措施,并通过实验进行验证。建议利用RTK三维水深测量技术消除水位误差的影响,进行导航延时的改正减少定位误差的影响,利用姿态传感器消除横摇、纵摇姿态角对水深测量误差的影响,最终降低水深测量过程中的误差影响,提高水深测量的精度。     

INS/GPS姿态组合导航系统卡尔曼滤波器设计

在建立用于卡尔曼滤波的INS和GPS姿态误差模型基础上,给出INS/GPS姿态组合系统的误差方程和量测方程,仿真结果表明：在通常的利用位置和速度作为观测量的INS/GPS组合导航系统中,加入GPS姿态观测量后,INS的位置误差、速度精度及姿态精度都得到较大提高,同时INS元件误差也能得到较好的估计。     

训练航行体水中轨迹和姿态测量方法

针对训练弹水中弹道测量要求,提出水声测量和惯性测量2种方案。对水声测量的原理和应用范围进行分析,对惯性测量的工作原理、姿态矩阵解算、初始对准和误差补偿等方法进行研究。建立一套惯性测量系统并应用于试验,获取了相应的测量数据。     

GPS航姿测量及其仿真研究

本文阐述了用由两台ＧＰＳ接收机测量同一颗卫星所得的伪距差进行姿态测量基本原理，讨论了相应的动态卡尔曼滤波模型，并借且计算机仿真方法，分析了ＧＰＳ航资测量系统的性能。     

一种惯性/星光复合制导系统研究

针对传统的基于姿态角修正的惯性/星光复合制导系统的不足,提出了一种新的基于位置和姿态信息进行融合估计的惯性/星光复合制导修正方案,来提高战略导弹的制导精度和可靠性。一方面利用得到的星敏感器视场中恒星星光矢量在CCD光敏面上的星像点及其在导航星库中的赤经、赤纬,结合高度仪给出的导弹高度值,可得到战略导弹的位置信息,再与惯导系统给出的导弹位置信息相减可得到位置误差测量值;另一方面通过星图识别及坐标变换可得到战略导弹的姿态误差值。以Kalman滤波为基础,将得到的位置误差和姿态角误差进行数据融合,估计出复合制导系统的误差状态量,进而修正惯导系统的位置、速度和姿态角参数。仿真结果表明,该方案有效地抑制了传统复合方案中位置和速度误差的发散,并使系统具有较高的精度和可靠性。     

考虑舰体变形时的捷联惯性系统初始对准方法

为尽可能消除惯性测量组件（IMU）安装误差及挠曲变形对初始对准精度的影响，运用传递对准技术，建立系统方程和量测方程，采用扩展状态滤波器和速度加角速率匹配的方法，准确地估计出了这些误差，并对系统进行补偿。仿真结果表明，用速度加角速率匹配估计安装误差和挠曲变形比用速度加姿态匹配效果好，补偿了安装误差和挠曲变形后，系统的导航精度明显提高。     

高速列车姿态测量系统理论基础研究

列车姿态是列车控制所需的重要参数,其测量方法、测量精度与测量系统的性能密切相关.随着微处理器技术与新型传感器技术的发展,利用加速度计、磁阻传感器和ARM微处理器构成基于地球磁场和重力场的姿态测量系统,已成为许多载体姿态测量的首选.本文详细介绍基于地球磁场和重力场信号进行姿态测量的原理,推导方向角、俯仰角和横滚角求解的数学模型.     

惯导辅助的GPS船舶测姿系统关键技术研究

针对现有的多种周跳检测与修复、整周模糊度求解算法以及单纯GPS测姿和单纯惯导测姿的优缺点,提出了一种适合船舶姿态测定的方案。该方案结合平差原理和多普勒信息处理周跳,并对LAMBDA算法进行了改进和优化,采用多种约束信息来剔除不正确模糊度组合,最后采用基于Kalman模型进行陀螺与GPS航向角数据融合。实验结果表明,在0.497m基线条件下,航向角精度优于0.3°,俯仰角(横滚角)测量精度优于0.5°。     

基于多基线GPS舰船姿态测量系统研究

利用GPS对载体姿态进行测量是GPS应用的一个新领域。文章针对如何利用GPS载波相位信号实现舰船姿态测量进行了研究,并在此基础上进行了实验验证,测试结果表明该系统性能良好。     

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.     

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。     

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。     

INS/GPS组合导航系统动基座初始对准研究

针对位置/速度模式的INS/GPS组合导航系统,确定其动基座下初始对准卡尔曼滤波方案,并进行计算机仿真。结果表明,卡尔曼滤波算法在动基座下INS/GPS组合导航系统初始对准中速度快、精度较高、对水平失调角有较好的估计效果,满足初始对准的基本要求。     

基于PDA和GPS实时坐标转换系统的设计与实现

为了满足GPS海上打桩定位的需要,开发了相应的PDA实时坐标转换软件。介绍了基于PDA和GPS的实时坐标转换系统的基本原理和串口通信模块。详细介绍了该系统的开发和设计,介绍了系统与GPS打桩定位系统的集成。试验结果表明,该系统精度高、操作简单,提高了打桩定位的精度和效率。     

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。     

Robust aspects in dependable filter design for alignment of a submarine inertial navigation system

The strapdown inertial navigation system (SINS) is able to provide continuous estimates of a vehicle??s velocity, position and attitude. As a rule, the SIMS component known as a high accuracy strapdown inertial measurement unit (SIMU) is an exceptionally expensive system. Less expensive SIMUs comprised of low cost sensors suffer from degraded performance, but this can be compensated for, in part, by addition of a velocity data recorder (VDR) to accompany the SINS. In this configuration, the need frequently arises to align the SINS of a submarine to in order to avoid a long run-up of the inertial system before a start command is issued. This in-motion alignment (IMA) can be accomplished by integrating SINS data with some external aiding source, such as the VDR, by using some form of measurement matching method. Accordingly, this paper demonstrates a consistent IMA scheme for a low-cost SIMU using a robust Kalman/ $ H_{\infty } $ filter structure. An error model of the SINS is derived in which the state vector includes attitude, velocity, position and sensor errors. Velocity information from the VDR is used as a measurement to the proposed filter. All significant equations concerning navigation are presented in conjunction with argument. Results show the advantages of the approach and emphasize diverse aspects of the SINS.     

MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统信号处理

针对MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统,进行了GPS信号调理、MEMS陀螺仪降噪以及磁传感器误差补偿研究。用双线性趋势外推法与MIMU陀螺仪信息对GPS信号进行处理,用AR（3）误差模型对MEMS陀螺仪去噪建模,用旋转标定方法对磁传感器进行误差补偿。通过对自行研制的MIMU/GPS/磁传感器组合导航系统与高精度组合导航系统的室外跑车比对试验,验证了上述信号处理及误差补偿方法的有效性。