传递对准中杆臂效应的误差分析与补偿

杆臂效应误差是影响速度匹配传递对准的重要因素之一,因此必须对其进行补偿。由于常用的数字滤波补偿方法的补偿效果不太理想,针对大方位失准角条件下的非线性系统提出了一种直接计算的补偿方法。由于计算补偿方法的前提是杆臂长度已知,当杆臂长度未知时,提出了先利用无迹卡尔曼滤波扩维方法对杆臂长度进行估计,再采用计算补偿对杆臂速度项进行补偿的算法。为了验证本算法的有效性,进行了仿真和实验验证。采用该算法后,仿真条件下方位失准角可以在120 s内收敛至0.381°;实验条件下方位失准角可以在0.8 h内收敛至-0.031°。仿真和实验结果均表明与数字滤波补偿方法相比,采用该算法后初始对准的速度和精度都有很大程度的提高。

捷联惯性测量组件中内杆臂效应分析与补偿

在实际捷联惯性测量组件(SIMU)中,三个加速度计本质上测量的是SIMU上三个不同点处的加速度,如果把这些加速度当作来自于理想"点测量组件"的输出进行惯性导航解算,会从原理上引起导航误差,即内杆臂效应误差。假设SIMU中三个加速度计敏感轴互相垂直并且相交于一点,在SIMU绕某个固定坐标轴作角振动的条件下,分析了内杆臂效应的产生机理,得出内杆臂效应引起导航速度误差的规律:速度误差与角振动中心位置无关,与加速度计敏感点至交点的杆臂长度成正比,也与角振动频率成正比。提出内杆臂效应补偿的方法是将加速度计敏感点处的加速度测量值折算至它们的敏感轴交点上。

捷联惯性导航系统传递对准的杆臂效应分析

在传递对准过程中,需将载体上的主惯性导航系统(简称:主IN S)高精度的导航信息传递给武器惯性导航系统(简称:从IN S)。由于主、从IN S在载体上的安装位置不同,而用杆臂矢量描述两套系统的相对位置;当两套系统在空间上分隔较远也就是杆臂矢量幅值较大、且载体有较大幅度的运动时,在传递对准过程中,需要对杆臂效应造成的误差进行补偿。对传递对准过程中,不同形式的杆臂效应引起的各种误差进行了讨论。

箭载SINS杆臂效应频域处理方法

运载火箭在外场工作条件下,存在晃动等干扰,箭体的杆臂长度达数十米,杆臂效应会造成较大的对准误差。为解决运载火箭在晃动基座和大杆臂效应环境下的对准问题,引入了惯性系初始自对准方法,采用FIR和IIR低通滤波方法在频域内对杆臂效应进行处理,滤除杆臂干扰加速度信息,保留SINS中舒拉周期和地球自转周期等低频有用信号。在相同设计指标下,IIR滤波器比FIR滤波器阶数低,所需存储单元少。仿真结果表明,两种滤波器均可以有效处理杆臂干扰加速度信息,实现精确对准;采用FIR滤波器时延达到一分钟,而采用IIR滤波器对准速度快,工程上更为实用。

捷联惯导初始对准中杆臂效应误差的补偿

重点介绍了杆臂效应原理和舰载水下潜器传递对准误差模型,针对潜器用捷联式惯性导航系统(SINS),在释放前摇摆基座上进行初始传递对准时,系统中存在的杆臂效应误差问题,提出了直接补偿杆臂干扰加速度和设计低通滤波器的补偿方案。通过计算机仿真:验证了方案可以有效的提高传递对准精度,提供高准确性的导航姿态基准。

传递对准中杆臂效应误差的补偿研究

杆臂效应误差是因惯性测量组件安装位置与载体质心不重合而引起的,它是影响传递对准精度的主要误差之一。文中以速度匹配传递对准为研究对象,对杆臂效应产生的机理进行了详细地分析,采用设计低通滤波器和直接计算杆臂干扰加速度的补偿方案,对速度匹配传递对准中杆臂效应误差的补偿进行了对比研究,仿真表明两种补偿方法是可行的。

舰载捷联惯性系统中杆臂效应误差的研究

舰载捷联惯性系统中杆臂效应误差的研究徐晓苏，万德钧（东南大学仪器科学与工程系，南京２１００１８）对于使用捷联式惯性测量组件的舰艇或其它水中运动对象，惯性测量组件中加速度计的理想定位应在水中运动对象的摇摆中心．否则，当运动对象处于摇摆状态时，由于存在离...

平台惯导系统中杆臂效应误差的研究与分析

杆臂效应误差是由于惯性测量组件安装位置与飞行器质心不重合而引起加速度计输出中的附加干扰加速度，它是惯导系统的主要误差源之一。本文从理论上系统、深入地分析了杆臂效应误差对导航系统精度的影响，并针对几种情况对系统进行了仿真。

杆臂效应补偿中H_∞滤波器的应用与设计

针对大杆臂或高挠曲条件下杆臂长度不确定性引起的速度匹配误差问题,引入了H∞滤波技术.首先,在力学补偿法的基础上,利用标称杆臂构建杆臂效应量并进行补偿.然后,将不确定性杆臂引起的杆臂效应误差量纳入量测噪声,利用H∞滤波的鲁棒性对能量有限的不确定性量测噪声进行抑制,并给出了滤波器的递推算法.最后,以大型舰船主/子惯导传递对准为例,仿真比较了传递对准中使用真实杆臂与标准Kalman滤波、标称杆臂与标准Kalman滤波、标称杆臂与H∞滤波3种方案的处理效果.仿真结果表明,在杆臂长度存在挠曲变形时,采用H∞滤波可以有效提高传递对准的精度.

外杆臂效应对于船用捷联惯导罗经对准影响分析

捷联惯导系统在动基座罗经对准中需要计程仪提供速度,然而计程仪(位于船底部)和捷联惯导系统(位于罗经室)之间存在的外杆臂效应使得计程仪提供的速度存在误差.为分析外杆臂效应对动基座罗经对准性能的影响,推导了船舶纵摇、横摇、转弯情况下,外杆臂效应导致的速度误差表达式,同时,建立了速度误差与罗经对准误差角之间的关系,进一步推得外杆臂效应速度误差对于罗经对准的影响.理论分析与仿真表明:外杆臂效应会引起罗经对准水平和方位对准误差,该误差与摇摆和转弯的幅度,外杆臂的长度构成递增关系.

大失准角传递对准杆臂效应影响研究

从舰船舰载机惯导系统传递对准实际需要出发,针对刚性舰船载体分析杆臂效应对子惯导系统速度、加速度(比力)影响,在大角度失准角情形下引入标称失准角和计算失准角概念构建传递对准速度姿态匹配非线性误差模型,对系统误差模型展开状态参数估计研究,通过比较研究杆臂矢量对子惯导系统失准角估计误差及其对准精度的影响以及不同初始杆臂矢量对标称失准角估计误差及其精度影响情况,验证本模型在舰船舰载机惯导系统海上对准有效性及其对准精度.

杆臂效应对捷联惯性导航系统初始对准精度的影响及其在线补偿方法研究

杆臂效应是由于惯性测量组件安装位置与载体摇摆中心不重合而产生的一种干扰加速度分量，对于以加速度计输出作为观测量的捷联惯性导航系统初始对准精度有较大的影响。本文以舰载捷联惯性导航系统作为应用对象，分析了杆臂效应的产生机理、对舰载捷联惯性导航系统初始对准误差的作用关系，提出了一种基于数字滤波原理的杆臂效应在线补偿方法，并给出了该方法的计算机仿真计算结果。

杆臂效应与挠曲变形一体化误差补偿技术研究

针对舰载机捷联惯导系统（Strapdown Inertial Navigation System，SINS）传递对准技术中存在挠性杆臂效应问题，提出一种采用误差模型一体化的补偿方案。建立了杆臂效应与挠曲变形的一体化误差模型，分析了线性量测方程下的简化非线性卡尔曼滤波（Unscented Kalman Filter，uKF）算法，将其应用在杆臂效应与挠曲变形的一体化误差补偿技术中。模拟海浪干扰下舰船的三轴摇摆动态仿真环境，利用仿真结果验证了一体化误差补偿方案可行性。

尺寸效应对纳米银杆拉伸力学特性的影响

采用分子动力学方法研究了圆柱纳米银杆沿[001]晶向单向拉伸时的力学特性,纳米银杆拉伸时所表现出的特性与其宏观特性基本一致.拉伸过程分为弹性变形和塑性延展2个阶段:在弹性变形阶段,应力随应变的增大呈线性增大;在塑性延展阶段,应力则表现出反复振荡,系统由一种结构经错动、滑移演化为另一种结构,是造成此种现象的一个重要原因.研究结果表明,随纳米银杆整体尺寸的增大,纳米杆的弹性模量增大、弹性极限应力减小,并都随整体尺寸的增大而趋于宏观值.随着纳米杆单方向的减小,纳米银杆的弹性模量和弹性极限应力均有不同程度的增加,并不随单方向的增加表现出趋于宏观值的一致规律.

考虑杆臂效应和挠曲变形的大失准角快速传递对准

提出一种非线性'速度'+'姿态'的匹配模型,具体采用无迹卡尔曼滤波器,仿真在杆臂效应和挠曲变形两大因素综合作用下大失准角的估计精度。结果表明,该模型能够在60 s内估算出失准角的大小并满足战术级武器的精度要求。

用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法

针对加速度计标度因数在轨标定精度低、成本高,需要其他辅助设备且难以工程实现等问题,提出了一种利用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法。用该方法对加速度计进行在轨标定,只需要惯组旋转机构按照给定的速率匀速旋转,根据惯组内陀螺仪及加速度计的输出即可解算出加速度计的标度因数。分析了标定原理,建立了标定模型,推导了误差系数的分离算法。通过地面试验验证了方法的有效性。

SINS传递对准中对杆臂效应的误差补尝研究

传递对准过程中,由于主、子惯导在载体上的安装位置不同,子惯导加速度计和主惯导加速度计会敏感到不同的加速度,这种现象就是传递对准中的杆臂效应现象。当主、子惯导间隔距离较远且载体运动幅度较大时,需要在传递对准过程中对杆臂效应造成的误差进行补偿。本文针对杆臂效应产生原理,并结合微分跟踪器对角速度信号进行求取,设计了一种计算补偿方法,仿真结果表明,该方法可有效提升对系统失准角误差的估计。

基于捷联惯导系统的杆臂效应误差分析

随着捷联惯导系统的发展,对惯性导航精度和快速性的要求越来越高。而快速性主要取决于初始对准时间。传统的初始对准方法具有一定的局限性,而传递对准是一种新型的、快速的初始对准方法。主要分析了传递对准方法中的速度匹配方法,在此基础上推导了杆臂效应的基本原理。最后通过仿真得到,存在杆臂效应时,航向失准角估计误差稳态值为-0.5°;通过实船实验得到,存在杆臂效应时,俯仰、横滚和航向角的失准角估计误差分别为-0.22°,-0.37°,-0.35°,从而验证了杆臂效应误差对失准角的影响。

航姿参考系统的改进杆臂效应补偿方法

振动环境下叠加在航姿参考系统(AHRS)加速度计敏感轴上的杆臂效应会对加速度计测姿精度造成极大的影响.本文对杆臂效应处理算法中的低通滤波法和力学补偿法进行分析.低通滤波法滤除杆臂效应会有整流误差残存.力学补偿法对杆臂效应中向心加速度项的补偿受限于陀螺测量精度,对杆臂效应中切向加速度项的补偿会因为直接对角速度微分求取角加速度造成误差激剧放大.针对低通滤波法与力学补偿法各自存在的不足,提出一种改进的杆臂效应补偿方法.对杆臂效应中的向心加速度项的补偿,设定角频率阈值作为判定值.在低于给定角频率阈值工况下采用低通滤波法,而在高于给定角频率阈值工况下采用力学补偿+低通滤波法.对杆臂效应中的切向加速度项的补偿,提出2种多加速度计构型,根据加速度计构型中各加速度计输出值,构造解析公式求解角加速度,避免直接微分法造成的误差放大.通过对改进补偿方法的理论推导、分析和仿真,并与低通滤波法和力学补偿法相对比,改进补偿方法显著地提高了杆臂效应误差补偿精度.

一种改进的机载武器传递对准中杆臂效应动态补偿方法

针对机载武器传递对准中杆臂效应动态补偿这一技术难题,提出了一种改进的杆臂效应动态补偿方法。通过建立机翼的挠曲模型,得到挠曲变形作用下的标称动态杆臂矢量;结合动态杆臂,详细分析了杆臂效应的动态补偿机理;采用"速度+姿态"匹配传递对准模型对所提方法进行了分析与验证。仿真结果表明,所提方法能够有效解决杆臂效应的动态补偿问题。