船用捷联惯性导航系统在系泊状态下快速初始对准与标定

针对船用捷联惯性导航系统(S-INS)在系泊状态下的初始对准与标定,提出一种两位置对准方法.该方法首先建立在水平失准角较小、而方位失准角较大时的初始对准模型,并在传统的卡尔曼滤波器中加入前置滤波器,对受干扰的2个水平速度信号采用非平稳求和自回归滑动平均模型(ARIMA)建模,然后在建立测量信号精确模型的基础上,再进行卡尔曼滤波,这样降低了观测噪声的水平,达到快速精确对准及IMU误差参数在线标定的目的.通过在三轴转台上多次试验结果表明,使用中等精度的惯性组件,在1 200 s内,水平姿态估计误差将减少到0.03°,方位误差减少到0.4°以内,证明了该方法的有效性.

四阶龙格—库塔法在捷联惯导系统姿态解算中的应用

捷联式惯导系统相对于平台式惯导系统姿态解算要复杂得多,捷联系统通过提取陀螺仪和加速度计的测量值实时进行姿态矩阵更新,从而获得载体的姿态信息。介绍了利用四阶龙格—库塔法解捷联姿态微分方程的方法,并以典型圆锥运动作为输入进行仿真分析,适当地改变圆锥运动参数,检验该姿态算法的准确性及精度.仿真结果表明,在圆锥运动环境下四阶龙格—库塔法的姿态解算的精度随着计算周期τ的减小而增大,随着锥运动参数α和ω的增大而减小。

小角度测量的光学方法及应用

光学测角法是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径.对目前发展较快的几种小角度测量的光学方法———圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法和激光干涉测角法进行了介绍.对光学测角法在舰船甲板变形测量中的应用进行了详细的阐述.

多传感器多尺度融合估计在组合导航系统中的应用

基于某一给定尺度上的动态系统和不同尺度上的观测系统建立了多传感器的多尺度融合估计模型及算法,并将此算法应用于GPS/INS 组合导航系统中,获得了比仅在单一尺度上进行估计更好的结果,有效地提高了组合导航系统的精度。

基于多电极的半球谐振陀螺信号检测

为了降低半球谐振陀螺结构存在的非理想因素对陀螺信号检测的影响,对陀螺的信号检测方法进行了研究.通过分析半球谐振陀螺结构存在的非理想因素,根据谐振子实际结构和谐振子振型的对称性,研究了一种基于多电极的半球谐振陀螺信号检测方法.首先给出了多电极信号检测的原理,然后对多电极的信号处理进行了分析和推导,从理论上证实了该方法的合理性.该方法不但可以有效提高陀螺信号检测精度,而且通过信号处理还可以得到陀螺所需的控制信号,这对半球谐振陀螺信号系统的设计具有一定的参考价值.

半球谐振陀螺的漂移机理及其控制

基于半球谐振陀螺的结构特点及制造工艺技术限制等因素,研究了半球谐振陀螺的漂移机理。文中重点介绍了正交漂移及其控制,推导出正交漂移分量的数学模型。针对正交漂移产生的漂移速率和漂移角,给出了补偿和控制漂移的正交控制法。

船用武器捷联姿态基准系统快速传递对准方法研究

研究了一种改进的快速传递对准算法在船用姿态基准系统中的应用。这种改进利用了舰船主惯导系统角速率和速度信息,与子系统的捷联姿态基准系统的相应信息相匹配,通过卡尔曼滤波器提取从系统的误差估计量。针对船用的三种武器做了各种仿真,结果表明在40秒时间内对三个失准角的估计都能达到较高的精度。研究还表明,在传递对准滤波器中引入固定区域平滑算法对姿态误差估计的精度将有明显的提高。

力平衡半球谐振陀螺的信号检测

根据半球谐振陀螺的动力学方程和闭环反馈理论,推导出离散激励器和信号检测器在壳体环向的角度配置;研究了在力平衡模式下半球谐振陀螺的信号闭环检测方法.当陀螺壳体绕中心轴旋转时,由于哥氏效应,谐振子振型相对壳体产生进动,通过控制双点激励力的幅值比,实现振型对壳体转动角度的跟踪,从而完成半球谐振陀螺在力平衡模式下的信号检测.

全角模式半球谐振陀螺的信号检测法研究

半球谐振陀螺由于制造工艺和其它因素的影响,其结构难免出现误差,会对测量结果产生影响,同时漂移的存在也会降低测量结果的精度。通过对结构误差和漂移的分析,介绍了一种全角模式下半球谐振陀螺的信号检测方法。这种方法可有效地使输出信号精度得以提高。

挠性陀螺系统不对称性误差研究

首先从原理上分析其产生的原因,不对称性误差主要是由于陀螺系统中各环节的输入-输出关系并不是理想的线性特性而引起的;然后对陀螺系统不对称性误差进行定量分析,采用一种寻优的方法估算出不对称性误差值大小,并用实验进行验证;最后提出了一种不对称性误差的补偿方法,即在陀螺角速度模型中增加角速度绝对值项。实验结果证明了其简单有效性。

半球谐振陀螺的振幅控制及误差分析

基于正交理论和半球谐振陀螺的动力学分析,研究了半球谐振陀螺的振幅检测和控制原理.半球谐振陀螺由于制造工艺和装配过程中的因素,其结构难免出现误差,对振幅的检测和控制产生影响.针对结构误差给出了一种振幅检测方法,可有效地提高振幅检测和控制的精度.分析了谐振子环向不对称造成的振幅误差,并建立了由此引起的测角误差的数学模型,讨论了由软件算法来补偿侧角误差的方法.

基于重力梯度辅助定位的概率神经网络改进方法

为了提高潜器导航定位精度,针对等值线算法在惯导系统初始误差较大时易发散的问题,提出基于概率神经网络调优的等值线改进方法。首先,在搜索区域内,利用概率神经网络算法对惯导系统航迹进行调优,并经过卡尔曼滤波器与惯导系统航迹进行信息融合形成待匹配航迹;在此基础上利用实时等值线算法得到最佳匹配位置。分别在不同初始条件下进行仿真分析,得出概率神经网络算法在大的初始误差下不易发散但定位精度不高的结论,然后在潜器行驶6 h后,初始误差为5.438的条件下进行仿真验证,结果表明,改进方法定位精度均值优于0.537,从而证明改进方法是有效的,即使在大的初始误差下仍然能够达到较高的定位精度。

基于Hopfield神经网络的导航系统的滤波估计

介绍了以中精度惯性导航系统INS(InertialNavigationSystem )为主 ,与全球导航定位系统GPS(GlobalPositionSystem)等多个次级导航系统组成的导航系统的实现方案。设计了基于Hopfield神经网络的导航系统的滤波估计算法。经计算机模拟仿真证明 。

基于轨迹图法的半球谐振陀螺动力学模型描述

谐振子弹性系数和阻尼系数的不对称是引起半球谐振陀螺漂移的主要原因。根据半球谐振陀螺的动力学模型,用轨迹图法对谐振子的振动特性进行了研究。轨迹图直观地反映了谐振子的振动特性。当谐振子处于理想状态并且有角速率输入时,谐振子的轨迹图是以一定的角速率进动的标准椭圆。谐振子的非理想性严重影响陀螺的正常工作。当谐振子弹性系数不对称时,谐振子的轨迹图会发生明显变形。阻尼系数的不对称会导致振动平面向最低阻尼轴漂移。因此,消除弹性系数和阻尼系数不对称的影响对提高半球谐振陀螺的精度有重要意义。

利用MSP430的捕获比较模块实现UART功能

为了满足单片机系统设计中对多个串口的需要,文中使用TI公司MSP430型单片机的捕获/比较模块实现UART功能.文中详细介绍了UART的通信方式,并根据MSP430型单片机捕获/比较模块的特点,设计实现了用软件来模拟UART的方法.通过该方法,用户可以在不增加外部器件的情况下,灵活地为该系列单片机进行多串口扩展.

基于双线性变换法的IIR数字滤波器设计与matlab仿真

传统的数字滤波器设计使用繁琐的公式计算,尤其是设计高阶滤波器时工作量很大。利用matlab数字信号处理(dsp)工具箱(signal processing toolbox)可以快速有效的实现数字滤波器的设计与仿真。MATLAB软件的频谱分析和滤波器的分析设计功能很强,从而使数字信号处理变得十分简单。本文比较了设计IIR数字滤波器的两种方法,介绍了利用双线性变换法设计IIR滤波器的原理、步骤,并在matlab下进行了仿真。

四阶龙格-库塔法在捷联惯导系统姿态解算中的应用

本文介绍了利用四阶龙格-库塔法解微分方程的姿态解算方法，并以典型圆锥运动作为输入，检验了算法的可靠性。最后，根据仿真结果讨论了在圆锥运动中影响仿真精度的几个参数。

捷联惯性导航系统的误差分析

本文从捷联惯性导航系统的误差源出发,认为惯性元件的误差是通过姿态矩阵传播的,并对导航系统产生重要的影响。通过理论分析和计算机仿真,系统地阐述了各惯性元件误差对系统的影响。

惯性导航计算机嵌入式数据采集卡设计

针对低成本导航技术发展的需要,结合惯性传感器特点,设计了基于PC104计算机的宽动态范围、高速数据采集系统。较好地解决了微弱信号的动态采集和处理问题。目前该采集卡已成功地用于微机械惯性元件构成的小型捷联导航系统中。

基于多尺度随机动态模型的惯性器件数据融合估计

结合离散小波变换、动态系统理论及随机过程理论,建立了以尺度为变量的多尺度随机动态模型,并给出状态基于多尺度随机动态模型的多尺度递归数据融合算法,实现了在状态基于全局观测信息的优化估计值。该算法可以在无状态模型情况下进行数据融合,适用于难以获得或获得的状态模型不精确的情况。将此方法用于陀螺信号处理中,通过不同尺度下陀螺观测值的融合,陀螺信号的精度有明显的提高。仿真和实验均证明该算法是一种有效的数据融合算法。