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.     

自主式水下潜器方位对准方法研究

针对自主式水下潜器传递对准技术进行研究,根据以往的匹配方法中通常水平失准角估计精度高、对准时间快而方位失准角估计总不理想的情况,提出了一种基于惯性测量器件测量求解方位失准角的匹配方法.针对这种匹配方法,将水平失准角信息当作已知量进行计算,进行了理论推导和MATLAB仿真,并且对仿真结果进行分析,结果表明,利用这种方位对准方法估计方位失准角精度高、时间短,有很好的实用性.     

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。     

水下航行器极区内对准以及格网导航技术

为克服水下航行器在极区航行时地理经线收敛导致的航向角定义失效、定位计算失效等问题,设计了格网惯性导航算法编排方案,以直接获得格网航向,并采用ECEF位置坐标代替传统经纬度进行水下航行器定位。对格网惯性导航的误差进行建模,并据此设计了格网惯导系统的"速度匹配"传递对准算法,以满足水下航行器在极区的对准需求。仿真结果表明,在格网惯性导航下,采用高精度惯性器件,15 min内水平姿态角误差小于0.5′,方位姿态角误差小于0.2′,水平速度误差小于0.5 m/s,ECEF坐标系下的位置误差全程小于200 m;应用"速度匹配"传递对准算法,水平失准角在10 s内即可收敛到1.5′以内,同时,加速对方位失准角有激励作用,30 s内方位对准精度在4′以内。     

捷联罗经方位大失准角下的快速对准方法

为解决大失准角情况下采用传统罗经对准方法存在的收敛时间长这一问题,提出一种基于重力视运动解析对准与罗经法线性对准模型相结合的捷联罗经快速对准方法。该方法首先利用重力矢量视运动规律进行解析对准迅速实现大失准角估计,然后在小失准角情况下利用罗经法完成精确对准。仿真试验结果表明:提出的方法在小失准角下与传统罗经法具有等效性,而在大失准角时具有更快的对准速度,在系泊晃动情况下也可快速对准。     

基于H_∞的INS/GPS组合导航系统初始对准研究

卡尔曼滤波需要系统的数学模型准确且噪声的统计特性为已知的白噪声,为了克服这一弱点,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H∞滤波方案,并进行计算机仿真,与传统卡尔曼滤波比较。结果表明,H∞滤波算法对水平失准角估计速度快、精度较高,鲁棒性强,较卡尔曼滤波好,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.     

一种冗余惯性导航系统的非线性初始对准模型

通过合理的冗余配置惯性导航系统中惯性传感器,充分利用冗余惯性传感器的重复量测值,提出了一种非线性初始对准模型。该模型直接利用惯性传感器的量测输出作为观测值,3个姿态角作为状态变量,有效的降低了模型的维数和提高了模型的可观测度,从而保证了初始对准的精度和速度。通过分析表明,初始对准的稳态精度取决于惯性传感器的常值误差。仿真结果表明,非线性初始对准模型对准过程中的稳态精度与传统的初始对准模型的稳态精度相当,但是在实时性方面,它能够在5s内使3个失准角同时收敛。     

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。     

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。     

轴承不对中对螺旋桨—尾轴耦合系统静态特性的影响

主要研究橡胶轴承支承下大型转子系统在具有不对中故障时的静态特性。首先采用有限元法并考虑了轴承不对中效应建立了系统的力学模型,根据橡胶轴承受力不均的特征提出了局部比压的概念。分析了某船舶螺旋桨—尾轴耦合系统的静态特性后发现,水平方向上轴承的不对中对轴承支反力的影响较小,而垂直方向上的不对中对支反力的影响较大,螺旋桨轴承的最大局部比压比平均比压大得多。结果同时显示在某些情况下,一定量的轴承不对中有可能改善橡胶轴承的受力和比压,而在另外一些情况下,则使轴承的受力和比压等静态特性趋于恶化。     

全回转导管桨水动力干扰数值预报与分析

为探明串列全回转导管桨水动力干扰问题,基于粘流理论,采用滑移网格方法,开展了均匀来流下两个串列桨在不同偏转角度下水动力性能的数值预报研究,定量分析了不同偏转角度下,上游桨对下游桨水动力的影响,重点关注不同偏转角度时下游桨推力、功率损失及叶片负载的脉动无序性。研究结果表明,在上游桨尾流影响下,上游桨无偏转角度时,下游桨推力损失约70%,上游桨偏转10度时,下游桨推力损失约15%。本文研究结果对动力定位系统控制策略具有指导意义。     

多目标对单矢量水听器俯仰角测量的影响研究

单矢量水听器可以对单目标进行俯仰角的测量,当出现多目标时会使得俯仰角测量结果出现误差,文章通过理论推导给出了多目标情况下对俯仰角测量的影响。结果表明,当出现多目标时,尽管在两目标俯仰角相同的情况下,利用传统的俯仰角测量公式测得的结果仍是错误的,测量结果会比实际俯仰角值大。当两目标俯仰角不同时,测得的俯仰角结果也并不像水平方位角那样是合成方位,测得的俯仰角值可能大于两目标任意俯仰角值,具体值则跟两目标的水平方位夹角有关。最后,通过仿真和实验对上述分析结果进行了验证。     

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。     

基于方位捷联平台的陀螺寻北技术及精度分析

讨论了基于方位捷联平台的陀螺寻北方案，与传统的捷联式平台不同，方位捷联平台仿真了当地的水平坐标系，并且平台的方位就是载体的方位。通过双位置方法准确计算出载体的方位角，并且抵消了陀螺的常值漂移对寻北精度的影响。分析了平台角误差和转位误差对寻北解算精度的影响。实践证明：此种方法成本低，操作方便，精度较高。     

水文测验中流向归算问题的探讨

磁偏角和子午线收敛角是工程和科研中易忽略的方位角改正量。从方位角概念入手,介绍了各种方位角之间的关系,阐述了水文观测中流向方位角归算的必要性,给出了计算改正公式。同时,也给出了中国各海域代表性地区磁偏角改正值。     

M船型阻力模型试验研究

为准确评估M船型的水动力特性,掌握该船型的阻力特性和船型特征,对该船型进行阻力模型试验研究。通过测定不同排水量、不同重心纵向位置下船模的阻力值、纵倾角及重心升沉值,研究排水量和重心纵向位置对该船型阻力性能的影响。试验结果表明：M船型具有与常规滑行艇不一样的阻力特性,该船型拥有2个高速阻力峰,当航速持续增大越过第1个高速阻力峰后,阻力值有明显的回落,当航速继续增大越过第2个高速阻力峰后,阻力值基本保持不变,且2个高速阻力峰出现的航速与排水量大小和重心纵向位置的相关性不大。