三轴磁强计及其非对准误差校正算法

针对非对准误差条件下的三轴磁强计校正问题,提出一种误差校正算法,基于椭球拟合原理,利用约束范数求解得到磁强计误差校正参数.在此基础上引入四元数对非对准误差矩阵进行参数化,并基于点积不变原理利用约束梯度下降法进行参数求解.该算法只依赖传感器本身测量值,能够估计出非对准误差参数,且对非对准误差尺度不做限制.仿真和实测数据实验结果证明了算法的正确性与有效性.本算法不仅能够用于加速度传感器与磁强计之间的非对准误差校正,也可用于阵列多传感器之间的误差校正,具有一定应用参考价值.     

基于联邦网络的传递对准滤波补偿算法

针对空中环境各种干扰因素对空空导弹传递对准(TA)滤波的影响,提出一种基于联邦网络的补偿算法.将干扰误差考虑为量测输入纳入滤波系统,改进标准Kalman滤波结构.将补偿神经网络设计成联邦结构,两个子系统分别用于训练量测输入估计误差、输出层权值误差和隐层权值误差.推导了联邦网络的训练算法并对算法进行了稳定性证明,保证了网络在结构上计算量小,系统反馈能力强,能够对干扰误差进行有效在线预测,辅助改进Kalman滤波器对失准角进行精确估计.仿真比较实验验证了该算法能够在不需任何先验信息的条件下,及时适应对准环境,预测校正干扰误差,滤波收敛快、精度高,适合空空导弹在具体设备和环境条件下的快速精确传递对准.     

新型粒子滤波算法在传递对准系统中的应用

为了提高传递对准非线性系统状态估计中粒子滤波算法的估计精度,提出了一类应用中心差分滤波(CDDF)算法产生粒子建议分布的中心差分粒子滤波(CDDPF)算法.该算法应用Stirling插值公式逼近非线性函数,用Cholesky分解确保误差方差阵正定性,获得滤波稳定数值计算;应用CDDPF算法生成粒子建议分布,能够融合最新量测信息;最后应用新算法对传递对准系统模型进行最优滤波,CDDPF算法数值计算稳定性优于UKPF算法,状态变量估计精度得到明显提高.     

广义预测误差模型及其GLMS自适应算法

提出了广义预测误差模型,其二次型性能面的形状受控于模型参数α,在最小均方误差准则下,推导出GLMS自适应算法.通过简化的GLMS算法和LMS算法的类比分析,证明了模型参数α对算法的收敛特性具有明显的影响.在α<0时,可获得比LMS算法更好的收敛特性,而计算量增加不多.数字仿真结果与理论分析相符.     

EM-CDKF算法及其SINS初始对准应用

针对非线性捷联惯导系统噪声先验统计信息未知问题,基于中心差分卡尔曼滤波基本算法,采用极大似然准则构造极大期望最速下降梯度算法展开系统未知噪声统计特性在线估计计算研究,构建一类捷联惯导系统初始对准极大期望自适应中心差分最优滤波算法.该算法利用极大似然准则构造系统噪声统计特性对数似然函数,采用极大期望最速下降梯度法把系统噪声统计特性估计转化为对数似然函数期望最大值计算,获得系统过程噪声和观测噪声在线递推估计的自适应极大期望中心差分卡尔曼算法.经过大方位失准角捷联惯导系统初始对准仿真实验,与中心差分卡尔曼滤波基本算法相比,自适应极大期望中心差分卡尔曼算法能够有效解决基本算法在系统噪声先验知识未知情形下的滤波精度下降甚至发散问题,并且能够实现系统噪声统计特性的在线递推估计.     

模糊抗干扰传递对准技术研究

针对机动过程中的机载捷联惯导系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)进行抗干扰传递对准技术研究。建立了机载SINS传递对准误差模型,设计了一种顾及系统误差的模糊抗干扰传递对准方法。在滤波估计过程中引入模糊理论,对观测向量及状态预测向量的协方差阵进行估计。利用修正后的观测向量和状态预报向量及相应的协方差阵进行导航滤波计算,以克服机动过程引起的干扰。仿真结果表明,该算法得到的系统状态估计精度明显提高,为研究SINS快速、精确传递对准奠定了理论基础。     

联邦滤波信息分配方法及其在传递对准中的应用

针对高动态导航环境中固定信息分配策略不能满足应用需求的问题,根据联邦滤波公式定量分析了信息分配系数的选择对各子滤波器精度、鲁棒性及计算稳定性的影响.考虑通过提高无故障子滤波器的鲁棒性来提高联邦滤波器的快速重构能力,同时兼顾子滤波器的精度和计算稳定性,提出了基于模糊规则表的信息分配策略,给出了实现该策略的具体方法,并将其用于某导航系统的快速传递对准中.理论分析与仿真结果表明,该方法可以有效提高无故障子系统对系统故障的抗干扰能力,并可保证系统的计算稳定性.     

一种基于速度加比力匹配的传递对准时间延迟补偿算法

传递对准过程中,由于主惯导的传输延迟,子惯导解算信息与进行匹配的基准信息不能完全同步,有些情况下时间延迟影响较大。分析了时间延迟对速度加比力匹配传递对准算法的影响,并用扩增状态量的方法对该算法时间延迟进行建模和补偿。仿真结果表明,对准过程中当舰船处于匀速运动状态,时间延迟几乎不会影响对准性能;当舰船进行加速运动或S形机动运动时,时间延迟会严重影响对准性能,通过补偿可以有效地减少时间延迟对于该算法的影响。     

传递对准在惯性传感器网络中的应用

在惯性传感器网络构成的导航系统中,高精度的传递对准技术对整个导航系统有着重要的意义。采用速度+姿态的匹配方法,构建卡尔曼滤波模型,不仅考虑了对准过程中由弹性变形引起的挠曲误差对系统的影响,更考虑了由颤振导致的误差的影响,减少挠曲效应对系统失准角的影响。仿真结果表明,同时考虑弹性变形和颤振引起的误差更能提高对准的精度和速度。     

速度与角速度双积分匹配传递对准

为降低载体挠曲变形对传递对准的影响,提出了＂速度＋角速度双积分＂匹配方法。与姿态匹配相比,角速度双积分匹配对载体挠曲变形不敏感。结合速度匹配,＂速度＋角速度双积分＂匹配可减小挠曲变形引起的传递对准误差。参照挂飞试验测得的机翼挠曲变形数据,进行了传递对准的Monte Carlo仿真。仿真结果表明：采用＂速度＋角速度双积分...     

姿态匹配传递对准的H∞滤波器设计

姿态匹配传递对准对机翼弹性变形很敏感,若机翼弹性变形建模不当,将造成姿态匹配传递对准卡尔曼滤波性能的恶化。由于H∞滤波对系统的不确定性干扰具有很强的鲁棒性,因此本文将机翼的弹性变形视为姿态匹配传递对准中量测的不确定性干扰,并且设计了姿态匹配传递对准的H∞滤波器。仿真结果表明,在不对机翼弹性变形进行建模的情况下,姿态匹配传递对准的H∞滤波器能在十多秒钟的时间内完成传递对准,并且传递对准精度可达5’。     

匹配信息丢失条件下传递对准方法研究

针对传递对准过程中匹配信息的丢失会导致对准滤波器的估计误差过大甚至发散的问题,提出了一种基于改进无迹卡尔曼滤波（UKF）方法的舰载传递对准方案. 该方法通过在滤波器的更新方程中设置一个控制变量,根据当前时刻是否存在匹配数据丢失的判断结果对滤波更新过程进行相应处理,并对所提对准算法的估计误差的有界性进行了分析. 在几种不同等级的匹配信息丢失率的情况下,所提出的方法均能够以较高精度完成对姿态失准角的估计. 仿真结果表明了该方法的有效性.      

机载战术武器传递对准可观测性分析

针对机载战术武器系统实际应用情况,选用游动方位作为导航坐标系,推导出了新的传递对准误差模型并合理简化.为了得出系统各状态量的可观测性与可观测度,采用基于分段线性定常系统(PWCS)理论的奇异值分解法,给出了游动方位系统处于传递对准时各状态变量的可观测度.分别计算了平动和转动两种不同情况下各状态变量的可观测度,计算结果表明:水平加速机动结束时方位失准角可观测度从1.7×10-20提高到1.4;绕Z轴转动机动时,游动方位角可观测度从2.4×10-13提高到5.0×10-4,水平加速度计误差可观测度提高到0.7.     

空间直线度误差新算法及其编程

对于空间直线度误差,通过"最小二乘法"或其他现行的算法,可以得到基准直线,但精度欠佳。在获取初步基准直线的基础上,有意识地"移动"、"转动"该直线,把直线度误差计算值进一步下降,向"最小包容区域"逼近,最终获得的直线度误差值真正符合"最小条件"判定准则。     

结构动力学有限元模型的参数识别误差溯源及正向传递

结合经典的误差精度理论,阐述系统误差和随机误差的主要特点和传递特征,提出一个用于复杂系统的误差分级正向传递模型,并推导模型的主要性质.应用该模型对基于有限元模型的参数识别所产生的误差进行分析.该模型体现参数识别总误差的来源以及子系统误差对总误差正向传递作用和影响.应用分级正向传递模型对某钢桁架边界连接刚度识别误差进行分析,指出误差的来源和特点以及建模误差、测试误差、计算误差对参数识别结果的影响.算例表明,该模型对分析复杂计算模型的误差构成及正向传递具有一定的有效性和可行性,对目标参数总误差的控制和预报具有一定的意义.     

基于正交误差对准的MEMS陀螺测控电路设计

传统MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)陀螺的相干检测基于驱动位移和科氏位移的相位关系,依赖于陀螺的工作模式,解调载波相位抖动大,不易相位对准.为解决此问题,本文提出了一种基于正交误差对准的不依赖陀螺工作模式的相干解调系统.解调载波取自驱动电路的PLL(Phase-Locked Loop)输出,相位抖动小,仅作载波使用,不代表驱动位移信息.检测通路插入移相器,使正交误差相位滞后解调载波90°,则科氏位移信号与解调载波同相,完成检测.为验证该方法,本文研究了陀螺器件与接口电路之间的信号传递特性并进行建模,设计了锁相环、C/V(Capacitance/Voltage)转换、移相器等核心电路,实现了一款完整的MEMS陀螺测控电路.测试结果表明:陀螺驱动正常,检测正确,刻度因数为1.415mV/(°.s),零偏不稳定度为108°/h.结果验证了该检测方法的有效性,并为后续进一步提升性能提供了基础.该检测方法也适用于其他振动式MEMS陀螺的测控系统.     

惯导系统传递对准的可观测性分析

系统的可观测分析对卡尔曼滤波器的效果有较大影响。惯导系统的卡尔曼滤波模型在传递对准时,为线性时变系统,其可观测性分析比较困难。文中采用一种依据系统矩阵的奇异值确定状态可观测度的方法对两种快速传递对准的卡尔曼滤波模型进行可观测性分析,结果表明该方法简单有效,"速度+姿态"的可观测性更高。     

MEMS加工中对准误差的在线提取结构

对准误差是MEMS表面加工工艺中的一个重要参数,对它的测量和控制有着重要的意义。目前大多采用光机械的方法来测量,但是测试方法复杂、测试时间长。主要对MEMS表面加工工艺中导电层和非导电层之间的对准误差测试结构进行了研究,可用于测量表面工艺中牺牲层和多晶硅层之间的对准误差。通过对集成电路中所用的锥形梳状游标结构进行改进,把对准误差的测量转化为电阻的测量,从而实现对准误差的快速电测量,理论上可达到0.1μm的分辨率,测试方法简单快捷,并且很便于测试系统集成。     

预控参数对准双曲面齿轮传动误差的影响

局部综合法可以直接确定切齿参数,该方法中的预控参数提供了一个优化的啮合条件.本文利用齿面接触分析和加载接触分析技术,讨论了预控参数对准双曲面齿轮传动误差曲线的影响,提出了准双曲面齿轮设计中的预控参数选取建议.     

易物模型及其求解算法

提出一种由多人参与物品交换问题的新型组合优化模型——易物模型,该组合优化模型能处理一类非完全连通图的最短环路问题.利用图论原理,给出了求解易物模型的算法,并通过数值模拟实验验证了算法的有效性.