一种弹体滚转姿态估计的新方法

针对制导弹药滚转姿态测量的需求,提出了一种无陀螺姿态测量的方法. 采用两个MEMS加速度计进行弹上姿态传感器的配置,建立了基于截断正态概率密度模型的系统状态方程,利用速度估计自适应方法实现了对过程噪声方差阵的自适应调整,采用强跟踪滤波器(STF)直接进行滚转状态估计. 由于STF滤波器具有对模型参数失配的鲁棒性以及对突变状态的强跟踪能力,改善了算法的估计精度. 仿真实验研究表明:该方法结构简单、测量精度高、收敛速度快,具有很高的工程应用价值.      

一种实用的飞机着陆轨迹姿态测量及监控系统

飞机着陆时的轨迹姿态参数是新机设计鉴定和定型的重要参考依据,采取合理的测量手段获取这些参数至关重要。本文根据任务需求,构建了一套实用的飞机着陆轨迹姿态测量及监控系统,采用光纤传输进行远程控制与数据交互,实现多台高速摄像机的远距离集中控制、统一授时、同步采集、测量数据快速下载处理,实现飞机着陆时轨迹、速度、飞机偏航位移、飞机姿态等参数的精确解算和实时监控。经飞行试验验证,结果表明本系统稳定可靠、处理结果精度高,满足任务要求;同时该测量方法具有较高的实际工程应用价值,不仅适用于飞行目标的轨迹姿态测量和其他类似运动物体的运动参数解算,其数学模型还具有多种型号的推广性。     

一种提高电子罗盘航向和姿态测量精度的新方法

摘要： 针对电子罗盘在甚小口径终端（Very Small Aperture Terminal,VSAT）应用中出现的航向和姿态测量精度问题进行了研究.讨论了电子罗盘航向和姿态测量的基本原理,推导了姿态测量误差和航向测量误差的数学模型,分析了滚转角和航向角测量误差随俯仰角增大而增大的原因,提出了一种提高航向和姿态测量精度的新方法.仿真和实测结果表明：新方法能基本消除俯仰角对滚转角测量精度的影响,同时能有效提高航向角测量精度.在转台俯仰角30°情况下,采用新方法修正后的滚转角精度约为0.2°,航向角精度约为0.5°.     

基于捷联惯导系统的船舶姿态测量与三维可视化研究

为使姿态数据能够直观、逼真地展现船舶运动状况,利用串口通信、Creator建模和OpenSceneGraph(OSG)场景管理技术,实现船舶姿态三维可视化.采用OSG三维渲染引擎创建三维场景,利用解析捷联惯导系统串口输出的姿态数据来控制Creator建模软件建立的船舶模型,并创建场景漫游器,实现从任意位置观察船舶运动的目的.以VisualStudio2008和OSG场景管理软件为开发平台,完成船舶运动姿态三维显示系统的开发,将船舶运动姿态实时、直观地显示给驾引人员,为船舶姿态显示提供了一种新的方法,并可应用到船舶综合船桥系统中.     

船舶姿态信号采集专用开关器的设计与实现

在采集双惯导系统姿态信号时,为减少模数转换电路的数量、优化采集电路结构,设计了一种以单片机为控制器的船舶姿态信号采集专用开关器,实现了2×30线、6×10线两种开关功能,满足了船舶姿态信号采集的需求。     

卫星姿态测量系统的故障诊断技术

以挠性陀螺仪、红外地平仪和太阳敏感器组成的对地观测卫星的姿态测量系统为对象,研究了该系统传感器硬件故障的诊断技术．在给出系统方程的基础上,对传感器的故障作了假设,并对该系统进行基于广义简化滤波器（多重滤波器）故障诊断方法的应用．该方法利用测量系统自身的卡尔曼滤波器,故只需增加有限的计算量．结果表明,这一方法有较好的实时性和较高的故障检出率,有利于卫星姿态测量系统可靠性的提高和高精度卫星的研制．     

低成本姿态测量系统研究

针对由低精度的惯性陀螺、加速度计、磁强计组成的低成本姿态测量系统,该文进行了组合算法研究.设计了有陀螺测量和基于四元数差分法的无陀螺测量2种广义卡尔曼滤波器(EKF);采用四元数避免了欧拉角法的奇异问题;用高斯-牛顿误差最小法将六维观测量转化为四元数,作为观测量的一部分,显著减少了直接使用EKF的计算量.设计了仿真数据进行算法验证,成功地得到姿态估计,并对2种EKF滤波器在低速和高速状态下进行验证,取得良好效果.     

特技飞行中姿态参数的测量研究

飞机的姿态参数是研究飞机飞行状态的重要依据,在特技飞行试验中尤为重要,目前飞行试验中飞机姿态参数的测量是由全姿态组合陀螺仪完成的.在大迎角、失速、尾旋等特技飞行试验中.机载陀螺仪输出的姿态参数经数据采集系统处理后与飞机真实飞行状态之间存在误差.通过研究飞机的飞行状态与姿态参数输出特点.分析了姿态参数测量误差存在的原因.利用换向器技术改变输出多值性的问题,并在特技飞行试验中对改进的方法进行了多次验证,以期对今后大迎角、失速、尾旋等高风险、高难度特技飞行试飞中姿态参数的测量起到借鉴与指导的作用,为保证新机试飞任务顺利完成、保障飞行员生命安全提供有效的参考依据.     

陀螺罗经系统用于井下姿态测量的数学模型建立

通过数学模型的建立,论证了用一个动力调谐陀螺和两个加速度计进行井下测量的的可能性,为把惯性导航技术用于民间测量提供了可靠的理论依据．     

室外竞技状态下运动员姿态摄像测量及应用

为解决竞技状态下运动员三维姿态现场测量的需求,利用非接触式摄像测量方法和为冬季体育运动项目量身打造的专用观测设备,采集了8名跳台滑雪运动员在训练过程中的原始数据.通过深度学习的改进方法识别与定位运动员关节点的三维信息,进而开展了运动员姿态测量与动作分析研究,获得了起跳阶段运动员的起跳速度对飞行距离的影响及主要关节夹角的变化规律.研究发现起跳速度是影响飞行距离的重要因素,同时获得了起跳到飞行初始阶段肢体角度的变化规律.该方法和设备可为各类体育项目的运动员姿态及器械运动参数测量提供新的手段,其所获得的观测结果可为教练员指导运动员技术动作提供精细化的数据支持.      

多天线GPS和微机械惯导组合进行姿态确定

描述了一种多天线GPS和微机械惯导系统组合来进行姿态确定的系统.目的是设计和装配一种具有可靠的高精度姿态确定性能、而且具有高输出率、低耗、快速初始化、通过数据合成而具备坚固和冗余性的多天线GPS和MEMS惯导组合的系统.这个系统在一段时间内没有GPS测量信息也能提供姿态以及其他的导航信息.性能分析显示在200 Hz状态下姿态、位置、速度、加速度以及角速率可以达到0.08o/s、1.5 m、0.1 m/s、0.12 m/s2和0.1o/s.     

GPS单频单历元定姿算法性能分析与改进方法

为了提高LAMBDA在单频单历元情况下的性能和成功率,对该定姿算法的性能进行了理论研究,分析了影响搜索效率的因素,并提出了一种新的求解模型.将未知的整周模糊度拟合成噪声,能够显著提高搜索效率,同时利用模糊度存在范围等约束条件对原算法的成功率进行了改善.实验表明:相比于原算法,改进算法能够有效减少GPS姿态解算的时间,同...     

使用GPS对大坝进行姿态测量的研究

全球定位系统(GPS)在地质监测、建筑变形等领域已被广泛应用,在大坝精确实时监测及其水电设施主要 地形观测上,GPS也已被证明是一种很有价值的工具。在分析了将GPS姿态测量技术用在大坝安全变形监测上 的可能性的基础上,给出了姿态参数的直接算法和最小二乘估计算法,同时通过分析这(种算法对大坝进行监测 的精度,并给出仿真图形进行对比。仿真结果表明,使用最小二乘算法可以得到更高精度的姿态解,可以用来监测 大坝的变形。     

一种联邦滤波在定姿系统中的应用研究

以SINS／GPS／TCM2电子罗盘组合定姿系统作为研究对象．建立了SINS、GPS、TEM2电子罗盘的数字模型,根据联邦滤波器的结构组成,以SINS作为参考系统,分别与GPS、电子罗盘组成2个滤波器．运用联邦滤波器算法对定姿系统进行了数据仿真,结果表明,联邦滤波的滤波精度与集中卡尔曼滤波精度相同,同时证明了不同的信息分配系数会导致子滤波精度发生改变,而对全局滤波精度没有影响．     

适用于航天器的GPS姿态测量算法和软件设计

为发展小卫星 ,需要研制成本低、小而轻又能满足精度的姿态测量系统。论述了利用全球定位系统 ( GPS)载波相位观测值进行姿态测量的原理 ,介绍了航天器姿态测量软件 THADS的算法和软件设计。在软件设计时 ,采用了周跳和粗差判定的改进方法 ,编制了相应的模块 ,结合地面实验数据进行仿真计算 ,在 1m左右的基线上姿态均方差小于0 .4°。结果表明利用 GPS载波相位进行航天器姿态测量具有良好的应用前景     

The detection of structural deformation errors in attitude determination

In the determination of the attitude parameters from a multi-antenna GPS array, one of the major assumptions is that the body frame is rigid at all times. If this assumption is not true then the derived attitude parameters will be in error. It is well known that in airborne platforms the wings often experience some displacement during flight, especially during periods of initializing maneouvres, such as taking off, landing,and banking. Often it is at these points in time that it is most critical to have the most precise attitude parameters.There are a number of techniques available for the detection of modeling errors.The CUSUM algorithm has successfully been implemented in the past to detect small persistent changes. In this paper the authors investigate different methods of generating the residuals, to be tested by the CUSUM algorithm, in an effort to determine which technique is best suited for the detection of structural deformation of an airborne platform. The methods investigated include monitoring the mean of the residuals generated from the difference between the known body frame coordinates, and those calculated from the derived attitude parameters. The generated residuals are then passed to a CUSUM algorithm to detect any small persistent changes. An alternative method involves transforming the generated residuals into the frequency domain through the use of the Fast Fourier Transform. The CUSUM algorithm is then used to detect any frequency changes. The final technique investigated involves transforming the generated residuals using the Haar wavelet. The wavelet coefficients are then monitored by the CUSUM algorithm in order to detect any significant change to the rigidity of the body frame.Detecting structural deformation, and quantifying the degree of deformation, during flight will ensure that these effects can be removed from the system, thus ensuring the most precise and reliable attitude parameter solutions. This paper, through a series ofsimulations, will assess the effectiveness of the above mentioned techniques for detecting structural deformation effects on a GPS multi-antenna array. These principles are then tested with experimental data.     

基于EKF的多MEMS传感器姿态测量系统

姿态信息是飞行控制中最关键的参数之一,因此姿态测量成为飞行控制系统首要解决的问题。利用多M EM S传感器研制了一种微型姿态测量系统。利用三轴M EM S加速度计和三轴M EM S陀螺数据,由方向余弦矩阵的姿态表示形式推导了扩展K a lm an滤波方程,解算出飞行器的俯仰角和横滚角;设计专家系统判断飞行器的运动状态,并根据该状态调整滤波算法中的测量噪声矩阵,使系统可同时满足静态情况和动态情况的使用;利用空速和高度数据对俯仰角进行修正,利用GPS解算航向角。将实验结果与国外最新的商用自动驾驶仪的姿态结果进行了比较,二者在静态情况下非常吻合,在动态情况下基本吻合。     

油船电网三相不平衡补偿

在油船电网中,三相负荷随时变化,产生三相不平衡,给电网带来了一系列的问题.针对油船三相不平衡负荷补偿原理进行深入研究,提出补偿算法,并且设计了三相不平衡和无功功率补偿的综合系统.仿真结果和模拟运行表明,此方法是可行的.     

非线性基线长度约束在北斗测姿中的应用

针对传统无约束LAMBDA(least-squares ambiguity decorrelation adjustment)算法中整周模糊度求解成功率不高的问题,提出一种利用基线约束的整数最小二乘快速求解整周模糊度的方法,并将其应用到北斗姿态测量系统中.该方法利用基线长度作为先验信息,将无约束的整数最小二乘扩展为非线性约束的最小二乘,并采用正交映射方法求解其约束解;同时在模糊度求解过程中,根据搜索空间的特性,先确定其上下界范围,再对模糊度残差范围限定,减少模糊度搜索过程中的候选解,最后采用迭代增加模糊度空间法和约束最小二乘求解对模糊度候选解筛选.实验采用单频北斗接收机实时数据对该算法的有效性进行验证,结果表明,在单频单历元条件下,该算法有效降低计算量,将姿态角求解成功率提高30%左右.     

基于基线约束及递推多历元的改进GNSS定姿技术

在GNSS单频姿态测量技术中,利用单差载波相位和码相位结合模型以及CLAMBDA算法(带有基线约束的最小二乘降相关平差算法)解算整周模糊度可以达到较好的定姿结果,但解算成功率不高。针对这一问题,提出了一种多基线三角形约束的递推多历元方法。三角形基线约束主要针对副基线,利用它可以使CLAMBDA算法得出的整周模糊度更准确。而递推多历元则保证了在此时刻没有解出整周模糊度时仍然可以计算出姿态角,主、副基线都适用。2种方法结合,进一步提高了姿态解算的成功率。对副基线的解算进行了验证,实验证明,这种方法将副基线的成功率提高到99.7%以上。