光纤捷联惯导两级系统级标定方法

针对传统的系统级标定方法状态变量维数高、标定参数可观测性差、滤波易发散等特点,提出一种两级系统级标定方法。该方法通过合并加速度计和光纤陀螺的标定误差降低Kalman滤波器维数,以速度误差和姿态误差作为观测量,设计6个位置对状态向量进行估计,将估计值进行解耦计算系统标定误差参数。针对光纤陀螺标定误差滤波时间长和Kalman滤波开始阶段收敛迅速的特点,对光纤陀螺标定误差进行两次估计,将两次估计值之和作为光纤陀螺标定误差。仿真和实验结果表明:两级系统级标定方法可以实现标度因数、安装误差和零位等24个标定参数的误差估计,提高系统的定位精度。     

调制型光纤捷联系统系泊状态标校方法

针对舰船系泊状态特有的运动环境及惯性器件偏差对捷联系统导航精度的影响,提出一种单轴四位置旋转调制方案并建立该系统误差方程。研究了直观分析系统参数可观测性的解析方法,并运用谱条件数法计算出惯性测量单元（inertial measurement unit, IMU）在静止和旋转状态下各状态量的可观测度,利用分离位置回路的卡尔曼滤波模型实现了器件偏差的现场估计。数值仿真显示,单轴四位置转停方案可以有效地提高惯性器件偏差的可观测度,大大提高了系泊状态下惯性器件偏差的估计精度。     

外场条件下旋转捷联惯导系统旋转轴不正交误差标定方法

旋转调制捷联惯导系统中,旋转轴不正交误差是最主要的转位机构误差,其对系统精度的不利影响十分显著。针对目前基于载体姿态变化的旋转轴不正交误差标定方法只适用于静基座条件的不足,提出了一种基于Kalman滤波的误差标定方法,可实现外场环境中存在晃动干扰条件下的不正交误差标定;根据误差模型建立了系统状态方程,并基于可观测度分析设计了标定路径。仿真及实验结果表明,该方法精度较高,可以实现外场角晃动干扰情况下,旋转轴不正交误差的高精度标定。     

平台系统动基座标定方法

惯性器件的一次通电稳定性相对较高,如果能够在载体上对平台系统进行误差参数的标定,排除多次通电的不重复性误差,可以显著提高误差参数的补偿精度,有效提高惯性系统的导航精度、最终定位与打击精度。讨论了一种平台惯性系统在载体安装条件下进行自主标定的新方法。这一方法使用平台本身的框架结构进行标定运动,利用载体主惯导系统的信息,在动态环境下进行平台误差参数的标定。     

导弹射前惯测组件误差在线标定方案研究

弹上惯测组件(IMU)的误差是影响系统导航精度的重要因素,并直接决定导弹的落点偏差。针对离线标定的误差并不能完全反映实际使用时的误差状况,主要研究弹上惯测组件在一次通电情况下误差的在线标定方案。首先利用导弹水平、竖直和其他起竖位置来标定IMU的可行性分析,然后重点提出利用发射车从仓库到达发射点过程中停车位置的信息来辅助在线标定的方案,在理论分析的基础上给出了计算公式。最后,通过仿真结果表明,该方案能在一定精度条件下标定出IMU所有的误差参数,是行之有效的。     

载体运动学辅助的双轴旋转调制惯性导航算法

为提高车载捷联惯导系统的导航精度,提出一种载体运动学约束辅助双轴旋转调制的惯性导航算法。建立了惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)旋转的载体运动学约束模型,设计了32次序转位方案,在实现惯性器件误差自补偿的同时提高了系统可观测度,从而将提高了可观测度的载体运动学约束导航与旋转调制导航结合,进一步提高了导航精度。进行了4 000 s静止条件下的导航试验,结果证明此方法可以有效提高定位精度,水平定位精度和高度精度分别比双轴旋转调制导航提高48.2%和80.3%,比载体约束辅助导航提高85.1%和89.9%。最后通过车载实验验证了该方法的有效性。     

载体运动学辅助的双轴旋转调制惯性导航算法

为提高车载捷联惯导系统的导航精度,提出一种载体运动学约束辅助双轴旋转调制的惯性导航算法。建立了惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)旋转的载体运动学约束模型,设计了32次序转位方案,在实现惯性器件误差自补偿的同时提高了系统可观测度,从而将提高了可观测度的载体运动学约束导航与旋转调制导航结合,进一步提高了导航精度。进行了4 000 s静止条件下的导航试验,结果证明此方法可以有效提高定位精度,水平定位精度和高度精度分别比双轴旋转调制导航提高48.2%和80.3%,比载体约束辅助导航提高85.1%和89.9%。最后通过车载实验验证了该方法的有效性。     

可观测度在光合作用模型性能评估中的应用

光合作用的光化学反应涉及多种无法直接测量的生理物质，通过对控制系统建模，可基于叶绿素荧光对这些生理物质量进行状态估计，但是状态估计的可靠性文献上没有涉及。基于光化学反应动力学模型，引入非线性系统的可观测度来评价状态估计的可靠性，针对由于不同状态分量的量纲不同而引起的可观测度缺乏直接可比性的问题，采用量级影响因子和对数归一化的方法消除量级的影响，以改进对模型的可观测度衡量，提出可观测度改进方案。仿真结果表明：新的可观测度指标与状态估计的误差特性基本相符，能较好地评估模型的状态估计效果。     

捷联惯导连续旋转方位轴式初始对准研究

针对捷联惯导系统初始对准时可观测性差的缺点,提出了一种提高系统状态变量可观测度的新方法。该方法通过连续旋转方位轴来等效地变换捷联惯导系统误差模型中的系统矩阵,从而提高了初始对准过程中的可观测度,满足了初始对准过程中对精度和速度的要求。分析了连续旋转方位轴式对准时系统的可观测性,并对不同方式下的捷联惯导初始对准过程中系统状态的可观测度进行了对比研究,指出采用连续旋转方式时系统状态的可观测度最高。仿真验证结果表明,连续旋转方位轴式初始对准对姿态误差角的估计精度较二、三位置方法提高了一倍。     

一种基于可观测度分析的SINS／GPS空中对准新方法

针对遥感飞机长时间直线飞行作业时,由于SINS/GPS组合导航系统可观测度低导致系统精度下降的问题,提出了一种基于可观测度分析与杆臂误差补偿的空中机动对准新方法.该方法将归一化处理后的系统状态可观测度作为反馈因子,在空中对准过程中根据反馈因子对SINS系统进行自适应反馈校正,同时补偿了影响GPS观测量精度的杆臂效应误差.半物理仿真结果表明,该方法与传统方法相比,有效地提高了空中机动对准的精度.     

基于Kalman滤波的加速度计十位置标定方法

未经完全补偿的加速度计标定误差会残留到初始对准阶段,引起水平姿态误差。针对这一问题,提出一种基于卡尔曼滤波初始对准的标定加速度计零偏和安装误差角的新方法。在分析水平对准精度的基础上,推导出加速度计标定误差模型,给出四步骤十位置标定编排方案。确定了最优标定路径,仿真验证了转台最优路径的有效性。表明该方法能在对准阶段利用水平姿态误差进一步补偿残余标定误差,提高加速度计的标定精度。     

机器人结构参数辨识的两步法及其仿真

实际机器人模型同控制器中机器人模型之间的偏差影响了机器人的精度,可用标定方法校正此偏差。传统的单点标定方法,能简化标定操作但仍需测量设备,不利于现场标定。改进了单点标定方法,提出了一种现场应用中无需测量设备的单点两步标定新方法,即先标定出机器人结构参数对某一长度参数的相对值和关节码盘初始安装偏差,基于两点距离模型标定出此长度参数,得到所有的机器人实际结构参数。基于机械分析仿真平台—InteMech,设计了一套仿真试验方法,并给出了一个仿真实例。仿真试验表明该方法完全适合于机器人标定。标定模型基于D-H参数建模,通用性强,可扩展到多自由度机器人的标定。     

激光加工机器人标定的神经网络法

在分析原有机器人误差标定方法的基础上,给出了两种误差标定的神经网络法,并对激光加工机器人进行了精确标定。第一种方法通过前馈神经网络与机器人理想运动学模型结合,可把机器人位姿误差降低到初始值的1/5左右;第二种方法把前馈神经网络与标定好的实际运动学模型结合,进行神经网络-参数法混合位姿标定,并与参数法标定结果进行了对比。仿真结果表明后一种方法可以进一步提高机器人的位姿精度,且可以对参数模型中没有涉及到的因素进行补偿,方法简单且标定效果更好。     

三轴加速度计GFSINS安装误差标定与补偿方法

针对由四个三轴加速度计构成的无陀螺捷联惯导系统加速度计的安装误差,根据空间矢量与坐标系关系,提出一种基于矢量模值不变性的位置误差标定方法和一种坐标系旋转变换矩阵的敏感方位误差标定方法,采用同一组转台试验数据先标定出位置误差再在位置误差标定基础上标定方位误差。同时,提出在误差补偿过程中,先补偿敏感方位误差再补偿位置误差的补偿方法,且给出了具体补偿算法。最后,通过仿真验证了标定和补偿方法的可行性。     

CCD星敏感器辅助光纤陀螺在线标定技术

首先建立陀螺在线标定模型,然后以电荷耦合器件星敏感器输出的姿态四元数和陀螺输出的载体相对于惯性空间的姿态四元数构造量测量,采用模型预测滤波与扩展卡尔曼滤波相结合的方法,将部分陀螺误差项作为模型误差,在线实时估计并修正系统模型,提高了状态估计的精度,最后对该算法进行了数学仿真。仿真结果表明,该方法能有效地完成陀螺在线标定,标定精度和速度明显优于传统方法。这种在线标定的处理方法在实际使用和维护中具有极大便利。     

旋转捷联惯导系统精对准技术

针对惯性器件常值偏差对捷联惯导系统导航精度的影响,提出了一种单轴旋转调制方案并建立该系统误差方程,将系统中陀螺常值漂移和加速度计零位误差调制成周期变化的量。通过改变惯导系统误差模型中的捷联矩阵来改善系统的可观测性。利用谱条件数法计算出惯性测量单元(inertial measurement unit, IMU)在静止和旋转状态下捷联系统的可观测度,采用卡尔曼滤波方法实现了旋转捷联系统的精对准。仿真结果表明,IMU旋转状态下的对准方法消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对系统对准精度的影响,大大提高了对准精度。     

预测误差法参数辨识及其MATLAB仿真

预测误差法是一种精确度较高的辨识方法,其辨识误差要远远小于最小二乘法.但由于其计算较复杂,以前使用传统编程语言(FORTRAN,PASCAL, C/C++)很难实现,但使用MATLAB系统辨识工具箱函数实现预测误差法辨识就很方便了,且使用MATLAB实现预测误差法精确度较高,具有很好的实用价值.文中介绍了参数辨识的预测误差法原理,阐述了Newton-Raphson最优化算法在预报误差法参数辨识中的应用.用MATLAB的系统辨识工具箱和GUI图形工具编制了基于Box-Jenkins模型的参数辨识仿真程序pebjident,最后以实例介绍了用此程序进行预测误差法参数辨识的过程,以及辨识结果分析.     

基于地磁场的高精度自主导航方法

地磁场矢量可描述成卫星的位置函数,利用三轴磁强计观测地磁场矢量或模,可实现近地卫星在任何运行状态下的自主导航,但是由于地球磁场模型存在不确定性和长期变化性,三轴磁强计存在安装误差和未知比例因子等误差因素,所以目前单一使用三轴磁强计进行自主导航精度有限。提出一种利用地磁场信息在轨修正地磁场模型高斯系数和标定三轴磁强计模型误差的新方法,通过将三轴磁强计与地磁场模型参考值的矢量和模分别作差,推导两种差值与地磁场模型高斯系数和三轴磁强计模型误差参数的数学关系,设计先进滤波算法得到高斯系数及误差参数的最优估计,实时修正地磁场模型和三轴磁强计模型。以某低轨卫星利用地磁场进行自主导航为例,利用数值仿真验证在轨修正后地磁场模型和标定后三轴磁强计模型,并对3种自主导航方法进行仿真结果的分析和比较,论证所设计方法既提高系统导航精度、收敛性和稳定性,又有利于工程实际应用。     

脉冲测量雷达卫星标校的实现

针对轴系误差标定是脉冲测量雷达使用维护的重要内容,是确保其测量精度的主要手段。介绍了脉冲测量雷达轴系误差的卫星标定方法,给出了标校模型和一种基于最速下降法的迭代算法,结合某雷达的精度鉴定进行了应用研究。结果表明,卫星标定方法完全可行,可以避免常规标定方法所涉及的大量人工参与,标校结果更为客观、真实、可信,并分析了卫星标校方法的使用条件。     

基于扩展观测量的车载捷联惯导系统外场标定

为了提高车载捷联惯导系统的导航精度,缩短标定时间,针对车载捷联惯导系统的使用特点,提出了一种基于观测量扩展的外场多位〖JP3〗置标定方案。在传统外场标定方案的基础上,增加等效陀螺信息为观测量,对其可观测性进行分析,设计了一种新的外场六位置标定方案,并进行了实验验证。实验结果表明,在引入等效陀螺误差后,等效天向陀螺漂移的观测度由0.000 6提高到0.999 9,收敛速度变快,初始对准的精度和速度有所提高,外场标定结果中陀螺漂移和加速度计零偏的标定误差均小于15%,与实验室标定值基本一致,具有一定的工程应用价值。