极区航空导航综述

极区导航技术是保证极区安全可靠飞行的必要手段,通过对极区导航影响因素的分析,阐述了极区导航发展的早期面临的两个主要问题:地理经线快速收敛于极点导致无可用的航向参考线和缺少实用的可替代磁罗盘的航向跟踪测量设备。为解决上述两大难题,极区导航经历了"早期时代"、"翡翠时代"和"自动化时代"三个发展时期,最终确定格网和陀螺是当时也是目前极区导航的最佳方案。目前,惯性导航系统是极区导航的核心设备,为此着重分析了适合极区用的极圈惯导编排方案、横向惯导编排方案和格网惯导编排方案,并介绍了三种编排方案的优缺点。最后,对全文进行了总结和展望,旨在加强研究者的交流,进一步促进国内极区导航技术的发展。

载体姿态角与SINS位置误差的关系研究

为了研究载体姿态角对捷联惯导系统位置误差的影响,建立了静基座捷联式惯导系统的力学编排及误差方程,并通过仿真实验研究了载体在不同姿态角条件下捷联式惯导系统的经度误差随时间的变化规律。仿真实验结果表明:载体姿态角对捷联式惯导系统的经度积累误差影响较大,在[0°,5°]范围内,载体航向角对经度误差漂移的影响最大,载体横滚角次之,载体俯仰角最小。

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

GPS/INS组合精确测定平台的位置和姿态是移动测图系统中的重要模块。对陀螺仪和加速度计所测角速度和比力进行两次积分得载体姿态、速度和位置即SINS力学机械编排。目前该过程大多在地理坐标系进行。这里详细推导了地球坐标系中完整的解算过程,以四元数姿态矩阵更新及重力计算为核心,由IMU原始观测值解算出了载体位置、速度和姿态等参数,可快速高效与GPS输出的位置速度信息进行组合滤波处理,可据此编程进行工程应用数据处理。

极区格网阻尼导航方法

针对舰艇在极区航行时,其常用惯性导航系统机械编排存在精度下降、无北向基准等问题,设计了适用于极区工作的格网坐标系捷联惯性导航系统机械编排。在构建了格网坐标系参考框架的基础上,建立了格网坐标系捷联惯导系统的机械编排,并分析了其误差传播特性。通过误差分析,确定了格网坐标系捷联惯导系统中存在的周期性振荡,并提出了适用于格网坐标系捷联惯导系统的阻尼技术,有效抑制了周期性振荡。最后,通过仿真实验验证了该系统在极区工作的可行性和阻尼技术的有效性。

极区横向地理系空间稳定型惯导算法研究

针对地心惯性系和当地地理系的空间稳定型惯导系统导航算法在极区导航失效的问题,提出了适用于空间稳定型惯导系统的极区导航算法。该算法通过伪经纬网构建了横坐标系参考框架,建立了横向地理系空间稳定型惯导系统力学编排,并在此基础上重新推导了通用的误差模型。最后,通过极点附近区域与穿越极点区域仿真分析了算法的极区有效性。仿真结果表明该算法在极点附近区域解算的伪航向角误差小于3′,伪经度误差小于4′;在穿越极点区域解算的伪纵摇角、伪横摇角误差小于0.3′,伪航向角误差小于3′,伪东向、伪北向速度误差小于1m/s,伪经度、伪纬度误差小于4.2′。该算法克服了极区导航计算溢出、误差放大等问题,提高了系统的极区导航精度,能够满足极区导航要求。