十二加速度计实用配置方案与解耦算法研究

针对无陀螺惯性导航系统角速度解算精度不高,设计并制作了十二加速度计惯组实物模型。该方案充分利用了十二加速度计的输出信息,给出了这种配置下的2种不积分的角速度解算方法。对于加速度计间不可避免地存在的交叉耦合效应,给出了相应的解耦算法。实验结果表明:十二加速度计配置方案不积分算法有效抑制了由于积分带来的加速度计输出误差的累积,比九加速度计积分方案的角速度解算精度提高了1个数量级。解耦算法使加速度计的输出精度提高了1个数量级,有效地降低了加速度计间的交叉耦合效应。

全加速度计惯性测量系统角速度解算方法的优化

全加速度计惯性测量技术是利用加速度计代替原来的陀螺来解算载体的姿态和位置信息。利用十二加速度计惯性组合配置方案的冗余信息,通过积分法、开平方法和迭代法解算出三种角速度,然后依据加权平均原理将上述三种角速度信息进行数据融合并对角速度进行补偿。经过算法补偿,解决了角速度误差随时间积累而发散的问题,同时解算精度得到了大幅提高。通过实验,将由全加速度计惯性测量系统输出信息解算出的角速度值与理论角速度值进行比较。通过对比,开平方法和迭代法相对于积分法对角速度解算误差的发散均有较好的抑制效果,应用加权平均法相比其他三种方法得到的角速度精度更高,且误差不随时间发散。为该研究领域提供了较好的参考。

INS全温六方位速率标定及分段线性插值补偿

针对捷联惯性导航系统(INS,Inertial Navigation System)全温动态环境下测量误差问题,提出一种全温六方位正反速率标定及分段线性插值补偿方法.根据工作环境设定标定温度点,在每个恒温点设计六方位正反速率标定方案;采用分段线性插值算法实时补偿系统零偏和标度因数温度误差,提高了系统温度及动态环境下的测量精度.实验结果表明:采用该方法系统的车载和飞行实验纯惯性导航误差均值分别由1.501 n mile/h和5.811 n mile/h减小到0.393 n mile/h和0.681n mile/h,为进一步提高合成孔径雷达(SAR,Synthetic ApertureRadar)成像分辨率奠定基础.

无陀螺惯性测量组合模型方案设计

无陀螺惯性测量组合(GFIMU)是利用线加速度计在空间的组合解算出载体的角速度,同时测量载体的轴向加速度,构成惯性测量组合。提出了GFIMU十二加速度计配置方案,该方案直接得出角速度数值表达式,有效避免了求解微分方程组带来的积分误差。在推导导航参数计算数学模型的基础上,设计了实物结构模型和数据采集电路,并进行了系统标定实验。提出了基于三维转台的接近gn值点和0点的多位置标定方法,可以有效地减小在加速度计标定中方位误差带来的影响。

十二加速度计阵列解耦算法研究

在无陀螺惯性测量组合中,加速度计敏感轴偏差使得加速度计能敏感到垂直于敏感轴方向上的加速度,由此产生的耦合效应是导致加速度计输出误差增大的重要因素.针对敏感轴偏差产生的耦合效应提出了相应的解耦算法,并制作了十二加速度计惯性测量组合模型及高精度同步数据采集实验系统.在三轴转台上进行的仿真实验结果表明了解耦算法的有效性.经过解耦,加速度计输出精度达到选用加速度计的分辨率级精度-1-0 3g,比未解耦的输出提高了2个数量级,从源头上降低了无陀螺惯性测量组合的误差.