基于信息复用和算法融合的初始对准方法

对惯性系多矢量定姿法的误差特性进行了理论分析,同时分析了最优估计初始对准的可观测性和对准误差,得出静基座下两种方法的对准精度相当的结论,通过试验验证了该结论,并发现当对准时间较短时,多矢量定姿法存在较大波动,因此将对准阶段的所有数据均用于多矢量定姿,提高算法稳定性,并将最优估计对准扩展到整个对准阶段,从而提高了对准精度...     

激光捷联惯导系统动态姿态误差分析与补偿研究

针对激光陀螺捷联惯导系统（LINS）在动态尤其是高频动态环境下的姿态误差显著增大的问题,重点分析了LINS中圆锥误差产生机理、该误差对姿态精度的影响,在讨论补偿算法的基础上,通过试验获取了大量不同环境下LINs输出数据,依据其高动态误差特性和激光陀螺信号输出特性,提出了硬、软件结合的补偿方案。通过仿真与试验结合,给出并比较了LINS在动态应用环境下的姿态与定位精度补偿效果。研究表明,高频圆锥误差是影响LINS动态姿态孝矛发的主要因素之一,只有通过特殊的高频采集方法结合设计优化补偿算法参数,才能从工程上实现对LINS高频圆锥误差的有效补偿。该项研究有效提高了LINS在动态条件下的应用精度,对其能在更广泛的领域中应用起到积极的推进作用。     

一种微捷联惯导系统姿态角最优估计算法研究

回顾了捷联惯导系统姿态角的传统解法,分析了这种算法在基于MEMS-IMU的捷联惯导系统中导致姿态角计算误差过大的基本原因。针对MEMS陀螺具有较大漂移的特点,引入了一种新的基于卡尔曼滤波器的姿态角最优估计算法,并对算法进行了数值仿真。结果表明,该方法能极大提高姿态角的计算精度。     

一种用于九加速度计GFSINS的姿态角速度辅助算法

针对现有的一类无陀螺捷联惯导系统九加速度计配置方案解算载体姿态角速度时,存在需要开方及符号判断等不足,提出一种同时具有积分算法包含加速度计误差少、开方算法没有加速度计误差积累两种优点的姿态角速度辅助算法,彻底消除解算过程中开方及符号判断带来的误差,能够在一定程度上提高系统精度,同时降低导航系统的计算量、提高系统的实时性。     

基于Simulink的捷联惯导系统圆锥误差的仿真研究

基于Simulink仿真环境建立了捷联惯导系统三轴转台的仿真模型,模拟转台的角振动产生圆锥运动。通过设置陀螺的动态误差系数,对陀螺的动态测量误差产生的圆锥误差进行了仿真研究。分析了陀螺的标度因数误差和交联耦合误差产生的两类圆锥误差:整流误差和伪圆锥误差。提出了根据圆锥误差估计并补偿陀螺的动态误差系数的方法。仿真结果表明经过补偿后,由圆锥误差引起的姿态漂移得到明显改善。     

基于改进反向传播算法的跨音速攻角补偿修正研究

跨音速飞行时攻角传感器误差显著增大,严重影响飞机的正常飞行。针对飞机试飞与正式装备时攻角传感器采取不同配置的特点,以及传统反向传播(back-propagation, BP)算法的不足,基于改进BP算法中Levenberg Marquardt (LM)算法,设计了一种跨音速攻角补偿修正算法。利用某型飞机的实际试飞数据对基于LM算法的BP神经网络进行了训练与测试,结果表明,经BP神经网络补偿修正后的攻角能够基本消除跨音速段原始测量攻角的剧烈波动,并与真实攻角吻合效果好。     

线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析

通过对成对的线加速度计信号的二次积分,可以得到高精度、宽带宽的惯性姿态角信号。对线加速度计辅助惯性姿态角测量的误差分析表明,测量误差由加速度计噪声、二次积分离散化、信标噪声和加速度计频率特性误差组成。对于大角度振动信号,加速度计频率特性误差是误差的主要因素。数字补偿器对加速度计频率特性误差做出修正后,测量精度得到明显提高。对3角分30 Hz单频振动,当信标以200 Hz修正累积误差时,测量误差小于1角秒。     

基于UKF的新型北斗/SINS组合系统直接法卡尔曼滤波

针对传统的间接法卡尔曼滤波在北斗/捷联惯导(serial inertial navigation system, SINS)组合导航系统中无法实现较高的定位精度且计算的冗余度大的缺点,提出一种基于无迹卡尔曼滤波（unscented Kalman filter, UKF）的新型组合系统滤波算法。本算法以SINS输出的导航参数及平台误差角等作为系统状态,无源北斗输出的位置速度参数作为量测,采用改进的UKF方法进行数据融合,并直接计算组合系统导航参数的最优估计。实验结果表明,新算法可以降低对伪距误差模型的精确度要求,同时避免非线性系统状态方程的线性化,简化滤波参数的调整过程,从而有效地缩短组合导航系统的解算时间,提高定位精度。     

基于高分辨距离像的目标姿态角估计算法

目标的姿态角是目标运动状态的一个重要参数,在目标监控、目标跟踪、目标识别、导弹制导律设计等多个领域都有着很广泛的应用。不同于传统的利用图像传感器得到光学图像估计目标姿态角的方法,针对有翼导弹等弹体目标跟踪应用中的姿态角估计问题,利用高分辨雷达得到的距离像,给出了姿态角估计的流程,提出了基于距离像匹配及运动状态滤波辅助的估计算法,并针对一个导弹末端机动场景实现了姿态角的连续跟踪,验证了本文提出的姿态角估计算法的可行性。     

基于DSP的运动体姿态实时解算系统设计与仿真

针对姿态实时测量解算的需求,设计了基于DSP的运动体姿态实时解算系统的整体方案,并就方案中涉及的捷联算法、初始对准及修正算法、姿态角扩展方法做了比较详尽的分析。同时通过采用实际MIMU测量硬件对系统进行了初步验证实验,实验结果表明,算法正确,系统基本满足要求,为今后的进一步工程应用提供了研制基础。     

基于UKF的导弹SINS/CNS姿态估计方法

针对中远程弹道导弹的特点,在分析研究捷联惯性导航系统/天文导航系统(strapdown inertial navigation system/celestial navigation system, SINS/CNS)组合导航测量修正方案的基础上,建立了导弹四元数运动学方程、陀螺测量模型,星敏感器测量模型等系统方程,将无轨迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter, UKF)算法应用于主动段关机点环境,通过对陀螺常值漂移、一阶漂移的在线估计,达到高精度导弹姿态的实时输出。与EKF、QUEST、MLS和捷联惯性迭代递推算法比较,仿真结果表明了UKF算法具有更高的精度,收敛快,适于在无控飞行阶段的工程应用。     

提高无陀螺捷联惯导系统角速度解算精度的新方法

在无陀螺捷联惯导系统中，由于合弃陀螺而使系统具有很多优点，但角速度需从加速度计输出的信号中解算出来，且它的解算误差随时间而发散。所以，抑制角速度解算误差的发散，提高其解算精度是该项技术研发的关键。提出了一种在九加速度方案下提高角速度解算精度的新方法，它是一种利用冗余信息得到残余误差方程，再进行数值迭代的方法。该方法比建立噪声状态估计、利用卡尔曼滤波束修正姿态的方法简单而有效。仿真结果表明，利用此方法能明显提高系统角速度解算精度。     

基于改进四元数阻尼误差模型的SINS初始对准算法

针对传统捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system, SINS)四元数非线性误差模型存在坐标系不一致的问题, 对姿态误差模型和速度误差模型进行改进, 将误差矢量统一投影至计算导航坐标系下。此外, 引入全球定位系统阻尼信息, 在阻尼SINS解算基础上, 结合四元数无迹估计器提出了一种改进四元数阻尼误差模型对准算法, 可应用于系泊状态下的SINS初始对准。仿真和车载试验结果表明, 在不同的大失准角下, 该改进算法相比传统四元数阻尼误差模型对准算法和欧拉角阻尼误差模型对准算法, 具有更好的对准精度、收敛速度以及稳定性。     

静基座速率偏频激光陀螺捷联惯导系统快速高精度初始对准算法

针对惯性器件误差对初始对准精度的影响,提出了基于速率偏频激光陀螺捷联惯导系统的快速高精度初始对准算法。首先,研究了初始对准阶段惯性器件的误差特性;然后,建立了激光陀螺标度因数和加速度计零偏的二次非线性误差模型,并对其进行在线估计和补偿;最后,采用卡尔曼滤波方法对激光陀螺零偏残差进行估计,得到系统初始对准姿态矩阵。实验结果表明,该算法可以有效消除激光陀螺标度因数误差、零偏误差和加速度计零偏误差等因素对初始对准精度的影响,初始对准时间为3 min时水平姿态角对准精度为2″,偏航角对准精度优于30″,精度和快速性均得到显著提高。     

基于DSP+MCU的小型捷联惯性导航计算机系统

针对通用计算机不能满足捷联惯性航姿系统小型化的要求,介绍了自行研发的基于双CPU的专用导航计算机。并以该计算机为平台,利用低成本IMU等传感器,构成了小型捷联惯性航姿系统。针对该惯性航姿系统的特点,简化了磁航向补偿算法、应用了低阶卡尔曼滤波器。针对导航计算机“数字信号处理器(DSP)+单片机(MCU)”的特殊结构,设计了合理的导航程序流程。实验证明:基于DSP+MCU的小型捷联惯性航姿系统实时性好,精度可达到要求,而且大大减小了系统体积和功率,降低了成本。     

基于姿态修正的目标RCS动态测量方法

相比于暗室和固定雷达平台的目标雷达散射截面(radar cross section,RCS)精确测量方法,提出了基于姿态修正的目标RCS动态测量方法。该方法适用于机载、艇载、球载等移动雷达平台,以有源标准目标作为参考目标,创建了雷达天线方向性因子修正方法、有源标准目标天线方向性因子修正方法、极化不一致性估算方法以及空间几何关系计算方法,实现对目标RCS的动态测量。利用S波段机载雷达对方法的有效性进行验证,结果表明:该方法具有较高的测量精度和试验可操作性,可为外场目标RCS的动态测量提供重要的技术支持。     

SINS/CNS/GPS integrated navigation algorithm based on UKF

A new nonlinear algorithm is proposed for strapdown inertial navigation system (SINS)/celestial navigation system (CNS)/global positioning system (GPS) integrated navigation systems. The algorithm employs a nonlinear system error model which can be modified by unscented Kalman filter (UKF) to give predictions of local filters. And these predictions can be fused by the federated Kalman filter. In the system error model, the rotation vector is introduced to denote vehicle’s attitude and has less variables tha...     

基于DEA的搜潜方案评估及输出量的模糊偏好修正

运用带有偏好锥的DEA方法,研究了反潜巡逻飞机搜索方案评估和决策应用模型.特别是针对决策单元输出为概率指标以及决策者对搜索发现概率偏好程度具有一定模糊性的情况,引入模糊隶属度函数概念,提出了一种可体现决策者意愿的输出量的模糊偏好修正方法,使DEA评估结果既具有较强的客观性,又充分尊重决策者的主观意愿.最后给出了评估算例,验证了模型的合理性,可应用于反潜巡逻飞机搜潜方案的计算机辅助决策.     

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。