基于横向地理坐标系的极区惯性导航方法研究

针对极区经线收敛导致以真北向作为航向参考的导航算法失效问题,提出了基于横向地理坐标系的导航参数定义和导航解算方法.该方法选取地球赤道上一点作为新的极点,并在地球模型为椭球模型情况下以该极点为基础定义了横向地球坐标系、横向地理坐标系以及横向经纬度,进而了设计并提出了将横向地理坐标系作为导航参考坐标系的惯性导航力学编排,仿真结果表明本方法解决了传统力学编排在极区不能正常工作的问题.     

地磁导航中磁测姿态解算误差分析

在弹载地磁导航应用中,磁测姿态系统解算精度受不同误差源的影响。为提高磁测精度,根据误差理论对磁测系统进行了误差机理分析与建模;建立了偏航误差、地磁分量误差和传感器测量误差的误差传递关系,为传感器选型及后续误差补偿提供理论参考。仿真结果表明,各误差间的传递关系呈现非线性关系,在全射向范围内误差以零度俯仰角为成中心对称分布规律。此外,若弹体靠近或沿着地磁方向飞行时,都会出现很大的解算误差,甚至于方程无解。因此有针对的避开上述飞行方案,能提高磁测姿态解算精度。     

某型飞机导航软件参数处理的研究

在分析某型飞机导航软件时发现，该软件在计算位置，航向等参数校正量时要引入相应的系数，根据原始资料中的控制结构图，对位置校正量进行了详细的研究，结果表明：该软件对位置校正量采用了惯性环节进行平滑，其方法能够有效的抑制校正过程出现的干扰。     

惯性导航系统的软件设计

介绍了在实时操作系统VxWorks和图形包RtX_Windows的基础上 ,编制一套多功能、多任务的惯性导航系统的应用软件系统的几个主要问题。     

北斗单系统及多全球导航卫星系统组合极区定位性能

为了评估北斗单系统(BeiDou satellite navigation system,BDS)及多全球导航卫星系统(global navigation satellite sys-tem,GNSS)在极区环境下的导航定位性能,从可见卫星数、位置精度因子、定位精度和高度角变化等多个性能指标对南北极四个测站进行分析.首...     

基于MEMS的惯性导航系统研究与设计

提出了一种基于MEMS的捷联式惯性导航系统硬件和软件设计方法。设计了以ARM9处理器为核心的硬件平台,介绍了核心处理器及惯性器件的选型,给出了硬件系统组成;提出了基于嵌入式实时操作系统的软件设计方法,给出基于该操作系统的多任务设计方法及导航算法流程;该导航系统能够实现MEMS信息的实时提取、计算、位姿输出。     

基于精密星历的极区卫星导航系统性能分析

为填补全球四大卫星导航系统在极区无全面性能分析及比对的空白,基于精密星历,分别通过航线取点及区域分析的方法,分析了4种全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)当前星座在极区的可见性及定位精度,并比较了4种GNSS的性能,解决了现有文献中未全面分析4种GNSS、取点分析难以代表极区内整体性能的问题,为极区GNSS的应用和发展提供理论依据。分析结果表明,在不考虑外部电磁环境干扰的条件下,格洛纳斯卫星导航系统(global navigation satellite system, GLONASS)的定位精度略低于其余三者,但4种GNSS已经能够较好地覆盖极区,均满足极区定位的基本要求。因此,极区GNSS的研究方向应更侧重于如何消除极区恶劣电磁环境对GNSS的影响。     

惯性导航系统训练模拟器的研制

针对某型惯性导航系统的训练模拟器问题 ,给出了模拟器设计的硬件和软件需求分析及模拟器的设计思路和方法 .通过自制的PCII/O卡 ,实现了模拟器的控制与通讯 ,以 82 79为核心对键盘和多位数码管的显示进行管理 ,通过硬件编码电路实现波段开关的数据采集与输入 .采用面向对象设计思想进行软件设计 ,利用状态图表处理复杂的程序流程 ,建立了面向显示控制界面的航行计算数学模型以简化各种导航参数的计算 ,建立虚拟地图提供友好的训练环境 ,并对逻辑运算和时序控制进行了优化     

船用捷联式惯性导航仿真系统设计及研究

针对船用捷联式惯性导航系统长时间工作后,精度明显下降,不能满足导航需求的问题,设计了一种模块化的船用捷联式惯性导航仿真系统,并进行了仿真研究。将船用捷联惯导设计为四个模块,分别为轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块、导航解算模块和误差分析模块。利用建立的模型,仿真分析捷联式惯性导航系统姿态角、速度和位置误差的主要特性,研究天向速度的发散对东向和北向速度误差的影响,探究初始对准误差对导航精度的影响。结果表明,仿真系统可以很好的模拟舰船捷联式惯性导航系统的初始对准和导航过程;天向速度的发散和初始对准的精度都会直接影响导航精度。因此,在舰船长时间航行时,必须提高初始对准精度且引入阻尼系统,以减小船用捷联式惯性导航系统的导航误差。     

微惯性导航解算与数据实时显示系统设计

针对工程应用中微小体积的导航解算应用场合,设计了一种FPGA+DSP架构的硬件导航解算系统,并通过无线传输将载体的三维运动姿态信息显示到上位机上。该系统中,FPGA是核心控制器,用来控制MIMU数据采集、启动DSP解算和导航参数的无线传输;DSP作为导航解算处理器,完成了导航参数的解算和数据传输。本设计系统具有功耗低、体积小和灵活性高的特点,能够完成MIMU数据的采集解算、无线传输和上位机显示,试验证明该方案切实可行。     

捷联惯导系统非线性误差补偿的随机采样法

为了补偿由于惯性敏感元件高频振动整流所引起的非线性输出误差,研究一种新的补偿方法--随机采样法.以加速度计为对象,对随机采样法进行描述和分析,并与传统的固定采样频率方法进行了对比.在此基础上,对原随机采样法进行了改进.最后给出了详细的仿真程序和结果.仿真结果表明,新的随机采样法比原方法的精度有明显改善,所引入白噪声的强度更小,但计算负担的增长不是很明显.     

捷联惯导系统多位置可观性分析

研究捷联惯性导航系统的可观性,寻找可观性最好时的载体姿态角.应用分段常值系统可观性理论和奇异值分解理论,讨论不同姿态捷联系统可观性矩阵奇异值的变化.仿真结果表明,系统可观性矩阵奇异值主要受载体航向角的影响,最小奇异值在180°时达到最大值,在0～90°变化最快,随俯仰角、横滚角变化较小.系统可观度取决于俯仰角,最佳范围为10～20°.从而为系统快速初始对准提供理论依据.     

双星定位/捷联惯导组合导航技术

针对双星定位系统采用两颗地球同步卫星进行有源定位和存在定位位置滞后的特点,提出了双星定位／捷联惯性导航系统（SINS）组合的最优预测模型。该模型首先利用双星定位系统提供的滞后定位信息对组合系统进行最优预测,然后校正惯导。通过实际动态试验表明,利用本文提出的方法可有效地对组合系统进行较好的滤波与校正,定位精度较高。     

一种新的惯性/GPS组合导航系统随机干扰处理方法

研究动力学系统波动算法的简化和改进方法,用该方法对陀螺漂移,加速度计误差等随机干扰进行统计描述,巧妙地运用卡尔曼滤波除组合导航系统的波动型干扰,简化原算法,使计算量比原算法减少,通过对惯性／GPS组合导航系统中的波动法和卡尔曼滤波的比较及计算机仿真研究表明,新的改进波动算法与原算法几乎一样有效,波动型随机干扰的估算精度高于标准卡尔曼滤波。     

带预测的模糊-PI算法在惯导温控系统中的应用

研究一种带误差预测的模糊-PI控制算法，并将该控制算法应用在惯导系统温控回路中，采用了带自调整因子的模糊控制规则加快系统响应时间，并加入了稳态PI控制提高系统精度，利用Smith预估器的思想，预测过程的误差和误差变化，解决了过程纯滞后对控制性能的影响，计算机仿真表明，系统具有反应快，超调小和稳态性能好的特点，能够达到惯导温控系统的要求。     

基于惯导误差特性的地磁匹配正交搜索方法

针对地磁匹配导航对实时性的需求，提出了基于惯性误差特性的正交搜索方法.该方法在对惯导误差特性分析基础上，采用正交搜索策略，将插值后匹配点地磁数据序列沿与飞行轨迹垂直方向和平行方向分别进行正交搜索，快速得到最佳匹配结果.将地面测量地磁数据延拓到不同高度，分别应用本文方法和全局搜索算法进行处理.数据处理结果表明本文方法与全局搜索算法具有同等的匹配精度，但减少了搜索时间，能有效提高高空高速飞行器匹配定位方法的实时性.      

捷联惯导系统的静基座快速初始对准方法

建立了捷联惯导系统的误差模型，并对系统模型进行了可观测性分析；然后基于ＳＩＮＳ误差模型的特点，通过对所采用卡尔曼滤波器仿真结果的分析，提出了一种快速估计方位失准确φＤ的方法，从而大大缩短了初始对准时间，提高了对准速度；最后，计算机仿真结果表明了该方法的有效性。     

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.     

组合导航系统新息自适应卡尔曼滤波算法

全球定位系统(GPS)量测噪声的不稳定变化将造成惯性导航系统(INS)/GPS舰用组合系统卡尔曼滤波器性能下降,在对自适应卡尔曼滤波器分析的基础上,提出了一种新的基于新息估计的自适应卡尔曼滤波算法.该算法通过计算新息方差强度的极大似然估计最优估计,将新息方差计算直接引入卡尔曼滤波器的增益计算.仿真结果表明,本文方法较标准卡尔曼滤波器可以提高系统精度和抗干扰能力.     

一种组合导航的自适应信息融合算法

以GPS/INS组合导航系统为应用背景,针对组合导航系统信息融合的精度与稳定性要求,将简化的Sage-Husa自适应滤波算法与指数加权衰减记忆滤波算法相结合,提出了一种改进的自适应信息融合算法.仿真表明,改进的自适应算法解决了噪声统计特性和模型参数不易确定的问题,能够有效的保证信息融合的精度和稳定性.在算法仿真的基础上,对在VC 6.0环境下算法进行了改进,给出了GPS/INS组合导航系统的结构及软件框架,通过实验验证了改进的自适应算法的实际应用价值.