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。     

基于状态变换卡尔曼滤波的DVL/SINS组合导航算法

针对捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)误差定义存在的坐标系不一致的问题，将速度误差统一投影在真实导航坐标系中，基于状态变换Kalman滤波推导了更严密的SINS姿态、速度和位置误差方程。进一步地，在新定义的速度误差和SINS误差方程的基础上，构建了改进的多普勒计程仪(Doppler velocity logger, DVL)/SINS组合导航卡尔曼滤波状态模型和量测模型。仿真和船载实验表明，与常规DVL/SINS卡尔曼滤波模型相比，所提算法可以处理传统DVL/SINS误差模型中坐标系不一致问题的影响，可在一定程度上提高组合导航系统的性能。     

UKF和UPF在惯导初始对准中的应用研究对比

捷联惯性导航系统是新型航位推算系统,在惯导系统执行工作任务之前需要进行初始对准,以保证系统的正常运行。对捷联式惯导系统,初始对准就是确定初始时刻的姿态阵,利用惯性元件的输出信息,选用合适的滤波方法,将计算的导航坐标系与真实导航坐标系的失准角估计出来,来修正姿态矩阵,使计算坐标系与真实坐标系尽可能重合。在实际的导航系统中,状态方程和量测方程通常都是非线性的,对于非线性特性,传统的解决方法是利用EKF滤波算法,但它只适用于弱非线性模型的估计,系统的非线性越强,引起的估计误差就越大,甚至会引起滤波发散。为此提出两种滤波算法UKF与UPF,并将两者进行了仿真对比,结果表明UPF算法比UKF算法收敛速度更快,估计精度更高。     

双三轴正交测量系配准误差建模与校正研究

捷联式电子罗盘是一种利用地球磁场测量方向的系统,它是一个双三轴传感器测量系统.随着应用领域的拓宽和技术的发展,对罗盘的精度要求越来越高,在现罗盘硬件确定的条件下,要提高罗盘的精度,就要对两个传感器进行配准.通过采用坐标转换原理进行配准误差建模,用常用于地球物理学的反演算法,对误差进行估计和修正,最终实现罗盘传感器的配准标定.实验仿真表明,该法能明显的提高罗盘的精度.     

让我们的飞轮和陀螺旋转在世界前沿——记国家技术发明一等奖获得者、北航先进惯性仪表与导航技术创新团队

2008年1月8日,北京人民大会堂里暖意融融,2007年国家科技奖励大会在这里隆重举行。在奖励大会上,北航先进惯性仪表与导航技术创新团队尤其令人瞩目:他们的"卫星新型姿控储能两用飞轮技术"项目荣获2007年度国家技术发明一等奖,同时,他们的"新型高性能捷联惯性测量装置     

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.     

MEMS器件捷联惯导系统旋转调制技术

使用微机电(MEMS)惯性器件利于捷联惯导系统的低成本和小型化,但MEMS器件误差较大.为提高系统精度,引入了一种全自主误差补偿方法——旋转调制.说明了旋转调制对常值误差的抑制作用和对导航精度的改善效果,并在旋转轴数目、旋转方向、旋转连续性和旋转速度等方面比较了不同旋转调制方案.根据MEMS器件的误差特性,选择了一种适合MEMS器件捷联惯导系统的旋转调制方案并自主研发了原理样机.静态和车载实验表明:旋转调制可以明显抑制MEMS器件常值误差对导航精度的影响,200s内俯仰和横滚姿态精度提高了5倍,速度和位置精度提高了近10倍.     

拦截器制导系统敏感装置捷联布局设计研究

针对在大过载直接侧向脉冲力作用下,动能拦截器捷联寻的器和捷联惯组在各自安装位置处所敏感到的、由弹性振动所导致的转角及其不一致性,耦合入制导系统后,会对拦截器高精确制导性能产生不良影响,并可能造成拦截任务失败。分析了制导系统敏感装置所敏感到的弹性振动信号对制导指令误差的影响。对捷联寻的器与捷联惯组的四种典型捷联布局形式进行了探讨。基于结构动力学观点,研究了捷联布局形式、敏感装置捷联刚度这两个设计要素对两敏感装置转角及转角差的影响;得出了弹体弹性振动条件下两设计要素对捷联敏感装置转角响应影响的特点。     

高动态捷联姿态测量的改进型圆锥误差补偿算法研究

高动态条件下,传统圆锥补偿算法存在不可交换性误差。为抑制圆锥误差,提出了基于角速率输出的等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法;并采用修正型罗德里格斯参数进行更新,推导了相应的圆锥补偿算法方程和表达式。在不同圆锥运动频率下和不同更新频率下,仿真验证得出了改进算法在精度和稳定性方面均较四元数法、三子样算法均有提高。实测结果表明,改进算法受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,在高动态条件下较传统算法性能更优。