石英加速度计零偏非线性集成预测

基于小波变换(WT)的多尺度分析能力和径向基函数(RBF)神经网络良好的非线性预测与集成能力,研究了一种非线性集成预测方法。针对贮存期石英挠性加速度计零偏漂移抑制的问题,提出了基于WT和RBF神经网络的一种石英挠性加速度计零偏非线性集成预测方法。为验证所提方法的有效性,设计了一种加速度计参数的重力场标定实验,并针对某型号石英挠性加速度计进行了为期2年的标定实验。分别利用所提WT—RBF集成模型和RBF模型对零偏标定序列进行了预测分析,仿真结果显示:WT—RBF集成模型具有更好的预测性能。

单轴旋转惯导系统加速度计零偏误差静基座标定滤波算法

旋转调制工作模式下,加速度计零偏误差导致惯导系统姿态误差呈周期性变化,影响船用惯导系统姿态精度。为原位标定加速度计零偏误差,根据姿态角误差法推导了滤波方程,在驻排条件下可以准确估计加速度计零偏,明显降低姿态误差。实测数据表明,滤波算法驻排条件下姿态精度为0.15角分。

一种鱼雷加速度计零偏现场标定方法

针对鱼雷惯性测量组合需定期拆卸标定的问题,文中提出一种适用于鱼雷惯性测量组合的免拆卸标定方法。在静基座条件下,以速度误差作为观测量建立卡尔曼滤波模型,先估计现场失准角后估计天向加速度计零偏,结合3个不同位置的姿态矩阵和天向加速度计零偏,完成对惯性测量组合加速度计零偏的求解。仿真结果表明,该方法有效可行,可为鱼雷现场免拆卸标定提供借鉴。

捷联惯导加速度计参数外场标校方法

惯性器件的零偏和安装误差角对捷联式惯导系统的精度影响相比平台式惯导更为显著。为在外场条件下标定捷联惯导加速度计的误差参数,建立了捷联惯导系统加速度计和陀螺误差对系统速度精度影响模型。提出了根据七个位置速度输出对加速度计零偏和安装误差角验证和精确校正的方法。该方法不但可以对转台标定的结果进行精确校正,还可以在外场情况下对加速度计零位和偏角进行简易的标定。仿真分析和试验结果表明,加计零位标定精度优于5×10-5g,安装误差角精度优于0.2′。

一种基于单轴正反旋转的惯性器件误差估计

为了提高捷联惯导导航精度,构建一种Kalman滤波模型来估计陀螺常值漂移和加速度计零偏。首先分析了载体作单轴正、反旋转运动时,捷联惯导的系统误差特性,然后以正、反旋转两过程中的姿态误差和速度误差为状态变量,以两过程中同一位置处的姿态误差差值和速度误差和值为观测变量,构建了一种Kalman滤波模型,来估计惯性器件常值误差;经可观测性分析,该模型是可观测的。仿真实验中,对于3个陀螺漂移均为0.1(°)/h、加速度计零偏均为9.78×10^(-3 )m/s^2的捷联惯导,陀螺漂移估计精度达到0.01(°)/h,水平方向加速计零偏估计误差均小于0.4×10^(-3 )m/s^2,实验证明该方案可行。

捷联惯导惯性系对准误差分析

针对捷联惯导晃动基座下惯性系粗对准两种不同的计算方法,分析了由陀螺常值漂移和加速度计零偏引起的漂移误差(即平台失准角)、刻度误差和歪斜误差,并推导了这些误差项与惯性元件误差之间关系的解析表达式。结果表明:两种惯性系对准算法的平台失准角具有相同的极限精度,并且与传统解析对准法的精度一致;惯性系对准法的歪斜误差很小可以忽略,但需对姿态阵正交化以消除刻度误差的影响。

基于重力信息的惯性系粗对准精度分析

基于重力信息的惯性系粗对准方法是近期国内提出的一种解决动基座对准的新方法,诸多文献表明了该方法工程应用的可行性,但至今未见对其理论精度的分析。详细分析了初始对准的主要误差源陀螺常值漂移和加速度计零偏对惯性系粗对准精度的影响。用微分扰动法对姿态矩阵取微分,得到惯性系对准的误差方程。从惯性系下的速度误差分析入手,分别讨论了陀螺常值漂移和加速度计零偏对粗对准精度的影响,推导出惯性器件误差与失准角之间的解析表达式。指出该方法的对准精度取决于转换矩阵的精度,并分析得出该方法与传统解析粗对准具有相同的稳态对准极限值。

一种视觉惯性系统在线初始化方法

针对在单目视觉-惯性同时定位与地图构建(VI-SLAM)初始化阶段,初始转动较小导致加速度计的零偏和重力耦合难以估计,同时初始化过程估计的尺度、重力向量等缺少细化,导致初始状态估计精度低的问题,并为了保证实时性,该文提出了一种从粗到精的单目VI-SLAM在线初始化方法。该算法利用相机和惯性测量单元(IMU)几何约束进行相机-IMU旋转外参数的标定,同时标定出陀螺仪零偏值;通过预积分约束对重力向量、尺度等初始状态进行粗略估计;引入重力矢量的切线空间对重力、尺度估计值细化,同时估计加速度计零偏和速度;最后通过基于滑动窗口的非线性优化对已估计的外参数进一步细化。实验结果表明,该在线初始化方法提高了估计精度和估计收敛稳定性,标定了加速度计零偏,提高了VI-SLAM系统的定位精度,绝对位姿误差的均方根误差平均降低11.7%。

长航时激光惯导定位误差的补偿方法研究

针对激光惯导长时间航行时定位误差发散的问题,提出了一种适用于激光惯导定位误差综合补偿的方法。引入经典的误差方程和旋转激光陀螺的误差方程,主要分析陀螺漂移对惯导系统的影响,根据分析结论,提出了基于外部位置和航向信息的长航时激光惯导定位误差的补偿方法。理论和实验分析表明,所提出的补偿方法明显的抑制了激光惯导的误差随时间的积累,可有效提高长航时激光惯导的定位精度。

Multiple dependent reliability estimation of large range MEMS accelerometers in high temperature environment

In the past,only one performance parameter was considered in the reliability estimation of micro-electro-mechanical system (MEMS) accelerometers,resulting in a one-sided reliability evaluation. Aiming at the failure condition of large range MEMS accelerometers in high temperature environment,the corresponding accelerated degradation test is designed. According to the degradation condition of zero bias and scale factor,multiple dependent reliability estimation of large range MEMS accelerometers is carried out. The results show that the multiple dependent reliability estimation of the large range MEMS accelerometers can improve the accuracy of the estimation and get more accurate results.

车载捷联惯导系统双位置初始对准方法研究

在车载捷联惯导系统中，初始对准是影响系统输出精度的重要环节。本文给出了双位置初始对准方法及陀螺测漂的基本原理。针对车载捷联惯导系统的特点，进行了实验研究，并将改良卡尔曼滤波算法运用到车载捷联惯导系统中。实验结果表明，双位置对准方法消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对对准精度的影响，并且，在对准的同时标定出陀螺常值漂移和加速度计零偏，在导航时给以补偿，可有效地提高导航定位精度。

改进的格网惯导系统无阻尼综合校正方法

综合校正技术可作为抑制格网惯导系统(INS)导航误差的有效手段。加速度计零偏所造成的水平姿态误差是导致综合校正中陀螺漂移估计精度受限的重要因素。针对这一问题,提出了一种改进的无阻尼综合校正方法。首先,推导了格网坐标系框架下估计加速度计零偏和姿态的目标函数;其次,介绍了无阻尼条件下综合校正的两个核心方程;最后设计了无阻尼两点校策略。综合校正前,在多普勒计程仪(DVL)提供的速度辅助下完成加速度计零偏的估计和补偿,以此消除加速度计零偏所造成的水平姿态误差对综合校正中陀螺漂移估计精度的影响。在两次间断的外部位置和航向辅助下通过所设计的综合校正策略完成对陀螺漂移的估计。校正策略中所涉及的水平姿态误差在DVL辅助下由参数估计方法估计得到。仿真及实验结果表明:与现有的研究相比,所设计的综合校正方案进一步减少了DVL的辅助时间,同时由于准确地估计和补偿了加速度计零偏,陀螺漂移的估计精度显著提高,该方案在抑制导航误差方面具备更明显的优势。

惯性组合三位置现场测试方法

针对陀螺漂移和加速度计零偏,提出了一种三位置现场测试方法。该方法不需要转台,对夹具和测试基准无特殊要求,惯性组件无须精确取向。仿真结果表明,惯性器件测试误差主要由安装失准角和标度因数误差有关。