罗经回路在船用航姿系统中的应用与工程实现

由惯性导航原理的特性可知,纯惯性无阻尼航姿系统的误差将出现明显的周期性振荡,并随时间发散,如水平姿态误差体现出傅科周期调制舒勒周期振荡,方位误差体现出地球周期振荡.若在水平回路中加入阻尼网络,可使其舒勒周期振荡衰减,傅科周期振荡也将随之消失,再加入方位阻尼,就能完成内全阻尼网络的设计.文章将平台精对准中罗经回路的思想引入到捷联航姿系统中,并通过改变原有航姿算法以达到内全阻尼的目的,最后的数字仿真结果表明,该新算法可使航姿系统不依赖任何外部信息就能使姿态精度得到提高.     

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。     

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。     

外速度补偿的阻尼惯导系统

舰船采用内水平阻尼工作状态导航时,因受到舰船机动的影响,系统会产生较大的动态误差,影响系统的导航精度。为提高系统的导航性能,在研究舰船机动对惯导系统影响的基础上,提出引入外速度补偿阻尼惯导系统的方法,以减小系统的动态误差。经仿真结果表明,该方法能有效克服舰船机动的影响,提高惯导系统的精度。     

潜艇惯导水平阻尼误差分析的方法

潜艇惯导的误差分析,对于其在实际中的应用具有十分重要的意义,它直接关系到潜艇惯性导航的输出精度.以往分析潜艇惯导的误差方法,是对误差微分方程组作Laplace变换,然后再进行Laplace反变换转变到时间域,这样做工作量很繁重.本文着重阐述潜艇平台水平阻尼误差分析的方法.通过惯导误差微分方程组特征根的分析,并结合数字计算机上绘制的曲线,能够清楚的显示出潜艇惯导各种误差量变化的大小和趋势,达到定性、定量分析潜艇惯导各种误差变化的目的.此种方法不仅可以运用在平台惯导任何误差分析中,而且具有直观的特点.     

双惯导改善导航性能的组合数据研究

在传统的水平阻尼网络的基础上,针对双惯导系统的特性设计了新的阻尼方法并分析了各种误差与这种阻尼网络的关系。通过仿真分析,比较2套阻尼系统的误差结果,可以看出双惯导外水平阻尼能够显著降低外速度误差的影响,减少阻尼时间,抑制经度误差。     

陀螺随机漂移引起的惯导系统误差特性分析

为研究陀螺随机漂移作用下的惯导系统误差发散规律,当陀螺随机漂移为白噪声时,基于静基座下的惯导系统误差方程,得到了惯导系统误差的计算方法。基于白噪声的统计特性,理论推导了惯导误差方差的解析解,并分析了各因素对惯导系统误差的影响。基于理论推导公式,对白噪声作用下的惯导系统误差做了仿真计算。结果表明:在陀螺随机漂移作用下,惯导系统误差与航行纬度有关。方差中包含舒拉、傅科、地球三种周期振荡和非周期项。其中的非周期项与陀螺漂移率的方差成线性关系,同时是时间的斜坡函数;经度误差的方差中,三种周期性振荡受非周期项的调制作用,振荡幅值随时间线性增大。     

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.     

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.     

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。