传递对准在惯性传感器网络中的应用

在惯性传感器网络构成的导航系统中,高精度的传递对准技术对整个导航系统有着重要的意义。采用"速度+姿态"的匹配方法,构建卡尔曼滤波模型,不仅考虑了对准过程中由弹性变形引起的挠曲误差对系统的影响,更考虑了由颤振导致的误差的影响,减少挠曲效应对系统失准角的影响。仿真结果表明,同时考虑弹性变形和颤振引起的误差更能提高对准的精度和速度。

惯性导航系统动基座传递对准可观测性分析

针对机载武器惯性导航系统动基座传递对准问题,以系统原始的非线性模型为分析对象,根据可观测性的基本定义,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解。通过分析系统各状态量的解同载体运动方式之间的关系,得出了系统各状态量可观测的充分条件,并设计了相应的机动方案。结果表明,载体在不同加速度下的平移运动可增强惯性器件误差、安装误差角和姿态的可观测性,而载体的旋转运动则有助于提高杆臂的可观测性。与传统方法不同,该方法分析过程简洁明了,且物理意义明确,为合理规划载体的机动方案提供了理论指导,同时,也为其他非线性系统的分析与设计提供了新的思路。最后,采用扩展Kalman滤波(EKF)对系统进行了仿真,仿真结果验证了理论分析结果的正确性和有效性。

微机电惯性导航系统动基座传递对准技术研究

炸弹制导化改进过程中采用微机电惯性测量装置可以降低费用,但精度不足,动基座传递对准技术的应用可以减小微机电惯性测量装置的初始误差,提高精度。文中建立了主、子惯导系统的误差模型,设计了Kalman滤波估计器,修正了微机电惯性导航装置的姿态矩阵,使子惯导在制导炸弹发射前获得最佳的初始值,从而提高了微机电惯性测量装置的精度,保证了微机电惯性测量装置使用的可行性,为炸弹制导化改进的低成本、高精度提供了条件。

基于惯性参考系的动基座初始对准与定位导航

以惯性坐标系作为捷联惯导解算参考基准并综合外测速度辅助信息,可有效隔离载体角运动和线运动干扰的影响,实现捷联惯导系统(strapdown inertial navigation system,SINS)动基座初始对准。但现有算法的对准精度受载体位移影响,通过位移补偿降低重力矢量在惯性系投影的偏斜误差,同时给出了基于惯性参考基准的SINS定位方法,提高SINS动基座初始对准精度,并且具备对准过程中进行实时定位导航的能力。车载实测数据分析表明,动基座方位对准精度达到0.032°,相对定位精度约为行程的0.15%。

惯导系统动基座传递对准技术综述

以国外有关文献为依据,介绍了传递对准技术研究的历史,分析和归纳了传递对准匹配方法、对准精度提高方法、结构挠曲运动补偿方法,介绍了机动运动、算法、模型、仿真和实验等方面的研究进展情况以及传递对准技术研究中所遇到的困难,并提出克服这一困难的基本途径,探讨了研究的发展方向。

一种视觉辅助的惯性导航系统动基座初始对准方法

针对惯性导航系统动基座初始对准问题,提出了一种视觉辅助的惯导系统动基座初始对准方法。建立了视觉与惯导系统测量模型,考虑了特征点位置已知和未知两种情形,分别推导了视觉和惯导系统姿态位置间的关系,设计了EKF滤波器。建立了两种情形下的滤波观测方程,设计了晃动基座初始对准仿真实验,结果表明在视觉特征点位置已知和未知两种条件下,滤波器状态均能收敛,特征点位置已知时收敛时间小于30 s,特征点位置未知时收敛时间约为300 s;在陀螺零偏为0.01(°)/h、加速度计零偏为50μg的仿真条件下,对准精度为水平姿态角优于0.004°,方位角优于0.06°。提出的视觉辅助惯导系统动基座初始对准是一条较新且可行的思路。

分布式系统中捷联惯性系统动基座对准研究

为解决舰载捷联系统动基座对准中甲板挠曲变形及惯性组件箱(IMU)的安装误差对初始对准精度的影响,建立了捷联惯性系统误差模型、甲板挠曲变形模型、IMU 安装误差模型,并利用速度加姿态角匹配方法,建立了量测误差模型。在此基础上利用状态扩展法建立 Kalman滤波器,并进行了仿真。仿真结果表明,在舰船有摇摆的情况下,可以有效地估计 IMU 安装误差角和甲板挠曲变形误差角。

一种新的动基座快速传递对准方案及其仿真研究

针对捷联惯导系统的动基座初始对准问题,提出了一种新的动基座快速传递对准方案。该方案采用速度+姿态变化量匹配,直接对主、子惯导导航坐标系之间的失准角进行估计,可以使航向失准角快速收敛。通过仿真,研究了注入噪声和测量噪声水平、机动运动强度和幅度、复合机动运动、载机运动方向等六个因素对对准性能的影响。结果表明:其对准性能取决于水平失准角的估计精度和速度;失准角的估计精度和速度与注入噪声水平和测量噪声水平、机动运动的强度和幅度有关;复合机动运动对对准性能有正反两方面的影响。

MEMS惯性测量组件动基座对准研究

主要研究了其在动基座条件下的误差方程,进行了误差方程的分析,并用广义卡尔曼滤波方法进行了动基座条件下MEMS惯性测量组件的对准研究。最后,给出了该对准方法的仿真结果。

基于混合退火粒子的捷联惯导动基座传递对准

为解决非线性、非高斯条件下动基座传递对准中采用卡尔曼滤波误差较大且可能发散的问题,引入了混合退火粒子滤波.在滤波算法中,用状态参数分解和退火因子来产生重要性概率密度函数,进行重要性抽样,再进行重采样,得到系统状态的后验均值估计.仿真结果表明,这种混合退火粒子滤波与扩展卡尔曼滤波相比,精度提高了2倍,时间减少了10 s.

动基座传递对准非线性滤波器的设计及应用

在非线性、非高斯条件下进行动基座传递对准,如果采用卡尔曼滤波会出现误差较大甚至发散的问题。本文引入强跟踪自适应滤波器,建立对估计误差的一步预测方差PK/K-1的加权算法,来达到抑制噪声的目的;同时,针对初始对准对准精度与快速性的要求,建立了动基座传递对准精确的非线性滤波模型。通过计算机仿真,模拟了飞机机动模式,验证所提滤波器的可行性。最后,通过与扩展卡尔曼滤波的比较,说明非线性强跟踪自适应滤波器在对准精度与速度上都有更好的表现。

基于航弹的动基座传递对准研究

在几种传递对准方法和航弹传递对准特点的基础上,提出采用速度+姿态传递对准方案。根据实际情况合理简化传递对准数学模型,采用改进的卡尔曼滤波方法分别对速度匹配和姿态匹配子系统误差估计,同时还对陀螺漂移进行估计,然后采用联邦滤波算法对子系统的公共状态进行信息融合得到全局估计,提高系统的计算能力和可靠性。仿真试验表明姿态误差在20′以下,速度误差在0.1m/s以下,该方法适合航弹传递对准要求。

匀速圆周运动下的动基座传递对准仿真研究

文中提出了在匀速圆周辅助运动下进行传递对准的方案,并且在此辅助运动下分别对"速度"匹配法与"速度+姿态"匹配法进行了仿真研究,从而验证了该方案是可行的。

粒子滤波GPS/SINS组合导航系统动基座传递对准

在SINS(捷联式惯性导航系统)与GPS(全球定位系统)组合传递对准时,航向角的可观测性较弱,经过卡尔曼滤波后,航向角误差虽有所改善,但仍呈发散趋势,针对GPS/SINS组合系统特点,提出了一种动基座传递对准方案,依靠GPS测量信息进行速度匹配,完成动基座传递对准。该方案采用粒子滤波方法解决对准过程中的非线性问题。仿真结果表明该方案的对准精度(1σ)可以达到东向失准角误差为5角分,北向失准角误差为2角分,方位失准角误差为6角分。

H_∞滤波混合优化RBF在SINS动基座传递对准中的应用

为解决SINS动基座传递对准的快速精确问题,将混合优化的RBF神经网络应用于此。首先运用递阶遗传算法优化RBF神经网络的拓扑结构,并对网络其余参数进行全局粗调;在此基础上运用H∞滤波算法对网络其余参数进行在线自适应精调。其计算机仿真结果与扩展卡尔曼滤波比较表明:该算法在精度、实时性方面与扩展卡尔曼滤波相比提高了将近50%。

捷联惯导系统动基座传递对准研究

针对动基座传递对准,为了提高对准精度和缩短对准时间,本文采用"速度匹配"方案,通过载机不同的机动方式,由卡尔曼滤波算法估出计失准角。结果表明设计在满足飞行操作简单的条件下,对准精度高和时间短,为工程使用提供参考。

基于UKF的SINS动基座传递对准研究

在非线性、非高斯条件下进行动基座传递对准,如果采用卡尔曼滤波器误差会比较大而且可能会存在发散的问题,为了解决问题,引入了无迹卡尔曼滤波UKF(unscented Kalman filter)。使用确定性样本的方法来处理非线性的问题,使得采样点的均值和方差完全符合实际的非线性系统的均值和方差,解决了惯性导航系统动基座传递对准在正常工作时的基本条件。采用UKF和扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)的计算机仿真结果表明:UKF与EKF相比,精度提高了2倍,时间少了10秒。

强跟踪滤波在动基座传递对准中的应用

在保证捷联惯性导航系统(SINS)动基座传递对准具有一定精度的前提下,为了缩短传递对准的时间,对强跟踪滤波(STF)在动基座传递对准中的应用进行了研究。通过在一步预测方差P(k+1|k)中引入渐消因子λ(k+1),以此减弱老数据对当前滤波值的影响。同时,对渐消因子λ(k+1)的计算做出修正,使得状态估计更加平滑。最后,在匀速拐弯的机动方式下进行了仿真,结果表明强跟踪滤波在对准精度与速度上比Kalman滤波有更好的表现。

机载微型导弹动基座传递对准方法研究

为了解决微型导弹应用于轻小型无人机平台的动基座传递对准难题,分析确定了基于姿态匹配修正的传递对准方法,构建了姿态误差方程、姿态矩阵匹配方程、姿态矩阵小角度提取和传递对准滤波器的数学模型,并完成了数值仿真验证.研究表明:基于姿态匹配修正的传递对准方法,在无人机作双轴和三轴分时摇摆机动时均能实现失准角、安装角误差的有效估计,并且估计误差均在5′以内、收敛时间不大于10 s,为轻小型察打一体无人装备研制奠定了良好基础.

子平台惯导系统在动基座上传递对准的研究

以舰载导弹中的平台惯导系统为子平台惯导系统，论述了在子平台经粗对准后，精确估算其姿态误差角、目标方位误差角、漂移率的方法对速度传递和姿态角度差传递的两种估算方法进行了理论推导和仿真计算讨论结果表明，姿态角度差传递估算法不但可解决多个未知量的求解问题。