New rapid transfer alignment method for SINS of airborne weapon systems

Transfer alignment is an effective alignment method for the strapdown inertial navigation system （SINS） of airborne weapon systems. The traditional transfer alignment methods for large misalignment angles alignment use nonlinear transfer align- ment models and incorporate nonlinear filtering. A rapid transfer alignment method with linear models and linear filtering for ar- bitrary misalignment angles is presented. Through the attitude quaternion decomposition, the purpose of transfer alignment is converted to estimate a constant quaternion. Employing special manipulations on measurement equation, velocity and attitude linear measurement equations are derived. Then the linear trans- fer alignment model for arbitrary misalignment angles is built. An adaptive Kalman filter is developed to handle modeling errors of the measurement noise statistics. Simulation results show feasibili- ty and effectiveness of the proposed method, which provides an alternative rapid transfer alignment method for airborne weapons.     

平台、捷联惯导系统维修保障专利差异分析

本文从惯性导航系统的结构、原理等方面比较了平台式惯导和捷联式惯导的异同。通过二者在实验环境、设备保障、定期标校等方面的分析,找出维修差异,为平台、捷联式惯导系统的维修保障提供参考。     

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。     

里程计辅助的车载SINS行进间对准方法

针对全球定位系统(global positioning system, GPS)信号易缺失且在战时难以保证可靠性的实际情况,为实现车载武器系统快速发射和自主对准的要求,提出了一种里程计辅助的车载捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)行进间对准算法。该算法推导了一种载体坐标系下的系统量测方程,相比现有的导航坐标系下的量测方程,具有更好的性能;同时,为保证对准算法的鲁棒性,设计了一种里程计两级故障检测隔离方案,可有效对里程计故障信息进行检测,并自适应地给出相应的应对策略,实现容错对准。算法的可行性和有效性通过数值仿真和跑车实验进行了验证。验证结果表明,新算法可以很好地隔离故障量测信息,在陀螺零偏稳定性为0.005°/h时,600 s的姿态对准精度优于0.01°,方位对准精度优于0.05°,可以满足系统行进间对准的要求。     

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。     

基于核因子分析的捷联惯组稳定性评估技术

当前捷联惯组的稳定性评价方法单一,严重影响了使用单位对捷联惯组的使用效率。针对捷联惯组各个误差系数两次测试之差线性相关性较弱的特点,本文应用统计学习理论中的核化原理将因子分析这一线性特征提取算法推广至非线性特征提取算法,并改进了传统的因子综合评价方法,将其用于捷联惯组的稳定性评估。数值实验结果证明了本文提出的核因子分析方法的有效性。     

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     

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。