空间稳定惯性导航系统中陀螺仪漂移模型系数的辨识

陀螺仪的漂移误差是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键．独立标定陀螺仪的数据无法全面反映陀螺仪在系统中的特性,必须在系统中实现对陀螺仪漂移模型系数的辨识,为此,分析了系统稳定平台坐标系随动于陀螺坐标系的运动过程,推导出稳定平台的运动微分方程,建立了以陀螺仪漂移模型系数为状态变量的系统方程；以平台上加速度计的输出为观测量,采用扩展卡尔曼滤波器对陀螺仪漂移系数进行估计．仿真实验结果表明,新的陀螺仪漂移系数辨识方法是有效的和准确的．     

光纤陀螺仪测试研究

论述了光纤陀螺仪测试系统的组成。对光纤陀螺仪的偏值稳定性、输入轴失准角和随机游走系数等进行了测试和分析，对陀螺仪随机漂移模型进行了辨识，分析了转台误差对陀螺仪输入轴失准角测试精度的影响．所得结论为陀螺仪生产工艺的改进、陀螺仪应用中的误差建模和补偿提供了理论依据     

高精度全姿态惯性平台的自标定

传统的惯性平台的标定方法存在很大的局限性.根据高精度惯性仪表的特性,对传统的误差模型适当地进行了简化,建立了供自标定使用的陀螺仪、加速度计误差模型;针对三框架四轴全姿态惯性平台,提出了一种七位置自标定方案;给出了公式解算方法及数据测试方法,占用时间约40 min,共分离出包括两个水平地速分量在内的20项误差系数.通过自标定时间、精度分析,表明该自标定方案有助于缩短平台的测试时间,提高武器系统的使用精度.     

惯性测量单元全自动简易标定台设计

针对传统惯性器件标定台价格昂贵且体积庞大的问题,该文提出了一种全自动简易标定平台.以传统“三轴嵌套”模式为基础,设计了标定台的机械结构;考虑惯性传感器中的误差因素,建立了相应的线性误差模型,通过拟合载体坐标系下的输出和IMU传感器的输出获取误差参数,得到IMU在载体坐标系下的输出;以MPU9250芯片为基础,根据六位置标定法,得出芯片中陀螺仪与加速度计的标定结果.将标定后的MPU9250与高精度的MTI-300进行了对比分析,并结合人体行走定位实验,检验了标定效果.结果表明：该文设计的简易标定台能够有效提高IMU的测量精度,与商用系统相比整个系统欧拉角测量误差均方根降低至3.5以下.     

基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计和补偿方法

陀螺仪的漂移误差是影响惯性导航系统的姿态测量精度的重要因素。常用的陀螺漂移估计及航向角误差修正方法需要用磁强计或GPS等外部传感器的辅助数据来实现,存在室内、磁干扰等环境下应用受限的问题。对此该文提出了惯性测量单元旋转的改进方法。该方法在测量过程中对陀螺仪施加独立于物体运动的特定旋转,通过旋转前后不同姿态下陀螺仪和加速度计输出的倾角数值,得到惯性测量单元漂移估计。实验表明,该估计算法可有效地提高航向角的测量精度。     

三维姿态测量系统的安装误差

研究了倾角仪相对于电荷耦合器件的倾斜安装误差的标定方法和补偿技术.运用旋转矩阵描述了传感器之间的相对位置关系,并由此定义了3个安装误差参数,通过旋转矩阵的复合变换推导了测角系统因倾斜安装倾角仪而造成的测量误差的表达式,采用蒙特卡罗方法分别分析了3个安装误差参数对系统测量误差的影响,最后给出了3个安装误差参数的标定方法并进行了基于高精度三轴转台的安装误差补偿实验.实验证明所提方法有效地减小了倾角仪的倾斜安装误差对角度测量的影响,使系统获得了更高的测量精度.     

线振动条件下激光陀螺捷联惯导附加漂移补偿技术

针对振动条件下惯性器件会产生较大漂移的问题,从导航误差方程出发,以速度和位置误差作为观测量,设计了双位置卡尔曼滤波初始对准测漂方法。利用这种方法对振动条件下系统中激光陀螺的零漂和加速度计的零位的变化进行了估计;同时在导航解算过程中对惯性器件的振动附加漂移进行补偿。振动条件下对准测漂实验表明:利用双位置卡尔曼滤波方法可以很好的估计出惯性器件的振动附加漂移。振动漂移误差补偿实验表明:在导航结算过程中对惯性器件的振动漂移进行有效补偿后导航精度明显提高。     

全磁传感器弹体定姿布阵与半实物仿真

针对三轴磁传感器无法求解弹体3个姿态角这一问题,改进了磁传感器的布阵方式,设计了全磁传感器组合的旋转弹体姿态测量方案。建立了磁传感器组合的数学模型,根据2个非正交安装的磁传感器输出的极值比值,采取在偏航角范围内列表的方法来求解俯仰角,根据正交的三轴磁传感器求解偏航角。通过三轴无磁转台对测量系统进行了半实物仿真实验,并对姿态角进行了解算。实验结果表明,姿态角误差基本控制在1°,而采用十二位置不对北算法对罗差进行补偿后,可得出正确的载体偏航角。     

基于四位置转位法实现激光捷联惯性测量组合标定

分析了激光陀螺仪和加速度计的误差补偿模型以及激光捷联惯性测量组合的误差补偿方法,基于四位置转位法实现了激光捷联惯性测量组合在双轴位置转台上的误差参数标定,标定结果表明,该方法能够保证激光捷联惯性测量组合的误差参数标定精度,并且具有对标定设备要求低、转动位置少、操作简单等优点,具有一定的工程应用价值。     

RBF神经网络用于光纤陀螺温度漂移

温度漂移是存在于光纤陀螺系统中使得输出信号产生较大偏置误差的一种不可忽略因素,如何准确地辨识漂移并有效地对其进行补偿直接关系到陀螺的测量精度.文中比较了前馈网络中的BP网络和径向基函数(RBF)网络,采用RBF网络进行温漂辨识.温漂辨识可以通过离线事先学习,因而在多种学习方法中选择了简单易行、精度高且运算速度快的正交最小二乘(OLS)法.通过仿真验证,采用RBF网络及其OLS学习算法可以快速、有效、高精度地辨识并补偿温漂     

方位保持仪姿态误差补偿技术

给出了陆用惯性导航系统方位保持仪的误差补偿方法.在方位保持仪纵轴和横轴方向安装2个互相垂直的加速度计,测量载体的俯仰角和横滚角,采用多组坐标变换将姿态角、地球自转角速度和重力分别投影到陀螺坐标系,结合动力调谐陀螺仪漂移与重力相关的特性,分析了与重力一次项相关的漂移分量,分别从支架误差、地球自转分量和陀螺仪与重力相关漂移3个方面对方位保持仪进行误差补偿.实验结果表明,采用上述方法进行误差补偿的方位保持仪,漂移小于0.06°/h.     

水下攻泥器随钻姿态惯性测量方法

结合水下攻泥器钻头实际工作情况,提出了一种基于捷联惯性系统,通过扩展卡尔曼滤波算法进行钻头姿态测量的新方法. 该方法以加速度与角速度低频值作为观测量对误差进行校正,对钻头姿态进行推算. 测试结果表明,该钻头姿态测量方式是可行的,能够在不增加传感器情况下极大地提高捷联惯性系统的导航精度,使航向角的漂移从20°/h减小到3°/h.     

INS辅助的BDS伪距率一致性欺骗信号检测方法

传统INS辅助的伪距检测模型难以敏感低于惯导漂移误差的位置拉偏，针对这一问题，提出了INS辅助的BDS伪距率一致性欺骗信号检测方法。利用惯导误差发散缓慢的速度信息，构造经INS校准后的伪距率，与实际测得的卫星伪距率差分获得一致性检验量，并采用故障检测的思想制定欺骗信号检测方案，分析得出检测门限。实验结果显示，相较于随时间发散严重的伪距模型，所提方法同时适用于对位置欺骗和速度欺骗的检测，降低了检测误警率，能够在较长时间内保证检测灵敏性，且高精度的惯导系统辅助能够有效提高检测性能。     

小型战术导弹捷联惯导系统及瞄准线误差模型

为了系统地研究小型战术导弹捷联惯导系统的误差特性,在初始对准数学模型的基础上利用坐标变换和相似变换原理,建立了捷联惯导系统数学平台漂移模型、加速度误差模型和瞄准线转动误差模型,并对模型进行了分析.通过仿真实验验证了模型的正确性和可行性,给出了满足要求的惯性器件精度.     

陀螺随机漂移的神经网络预报方法研究

针对惯性导航系统中陀螺仪的漂移特性,在时间序列分析及神经网络理论的基础上提出了一种时间序列神经网络结构,并采用此种网络模型对某捷联惯导系统中所用的陀螺仪漂移数据进行了预报。预测结果表明,这种预测方法对于陀螺漂移建模及预报是可行的。     

水下地形匹配导航研究综述

地形辅助导航系统以地形高程特征为定位信息源,可为水下航行器提供有界的定位误差,并能显著地抑制捷联惯性导航系统的误差漂移。而地形匹配算法是地形辅助导航系统的关键技术,其输出的匹配位置可作为组合导航滤波器的观测值以修正导航参数,地形匹配精度直接决定了整个导航系统性能。本文首先概述了现有水下导航定位技术,然后阐述了地形辅助导航基本原理与组成,最后详细总结了国内外地形辅助导航系统和地形匹配算法的研究进展,为我国地形辅助导航系统的开发和研制提供有益参考和支撑。     

室内行人航向修正算法研究

室内环境下的行人导航问题是当前导航领域的研究难点与热点,基于足绑式MEMS是行人导航的主要形式之一。针对目前行人导航航向发散的问题,同时避免磁力计引入外部误差,在零速更新（ZUPT）的基础上,研究了磁角速率更新（MARU）的航向修正算法,假定行人处于零速区间时磁场是恒定的,当惯性传感器转动时,磁力计的三维矢量也会相应变化,利用磁场的变化信息作为零速时刻陀螺仪输出角速率的观测值,并通过扩展卡尔曼滤波（EKF）对角速度误差进行补偿,从而限制航向角的漂移。实验结果表明,该算法航向跟踪性强,对航向修正有一定的有效性,其终点定位误差占总路径的0.55%,达到了良好的定位精度。     

航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析

为了解决动基座条件下罗经回路方法误差较大的问题,通过捷联罗经的原理进行分析,使用梅森增益公式,对航行状态下罗经回路对准方法的误差进行了深入分析,采用"等效器件误差"的方法,将匀速状态下舰船的速度带来的影响等效成常值陀螺漂移和常值加速度计零偏,定量给出了纬度变化、匀速、条件下所引起的罗经回路对准方法的水平失准角和方位失准角稳态误差角的表达式,并通过了仿真验证,为将罗经回路对准法推广至动基座情况提供有力的支持。