动基座对准试验及结果分析

本文讨论了动基座对准的摇摆试验，设计了改进Ｋａｌｍａｎ滤波器，给出了试验结果和分析，得到了一些有益的结论。试验结果表明，该摇摆方案能满足某型号导弹的方位对准要求，只要将离线Ｋａｌｍａｎ滤波算法改为在线计算。

基于鲁棒滤波的组合导航系统动基座对准

基于采用旋转组件的SINS/GPS组合导航系统,讨论了系统中的旋转组件转速误差和GPS信号延迟带来的时间不同步问题,针对这些扰动造成的系统模型误差,提出将基于极小极大准则的H∞滤波用于组合导航系统的动基座对准。通过对载体在不同运动方式下的动基座对准仿真,对Kalman滤波和H∞滤波的性能进行比较,证明H∞滤波算法具有对准时间快,精度高,抗干扰能力强的特点。

基于Rodrigues参数和量测非线性的SINS/GPS动基座对准

对GPS辅助下,捷联惯导系统动基座对准问题进行了研究。利用姿态阵分解,将动态对准问题转换为一个常值姿态的估计,采用Rodrigues参数进行姿态描述,建立了系统方程线性,量测方程具有二阶非线性的对准模型,进而推导了基于二阶非线性量测完整泰勒级数展开的滤波算法。同时,对Rodrigues参数描述姿态时的奇异点问题进行了详细地讨论,设计了能自动判别并规避奇异点的滤波对准方案。以车辆典型机动轨迹为对象进行了蒙特卡洛仿真,结果表明,所设计算法能够在5 s内实现奇异点的判别及处理,且当GPS速度误差为0.1 m/s,位置误差为3 m,更新率为1 s时,惯性级捷联惯导系统在120 s时间内,可以达到水平姿态误差角均方根小于10″,方位误差角均方根小于4′的对准精度。

基于多模型估计的捷联系统动基座对准

采用卡尔曼滤波方法进行动基座对准过程中,载体挠曲运动等因素会导致系统噪声、量测噪声的不确定性,即系统参数的不确定性。将多模型估计理论应用于捷联系统动基座对准过程中,可以有效抑制系统不确定性因素的影响。建立了捷联惯导系统误差模型和引入外部位置、速度信息的量测模型,针对对准过程中系统噪声和量测噪声不确定的情况建立了多模型自适应估计器。在同等条件下进行了单一模型对准和利用多模型估计理论进行对准的仿真比较,结果显示:基于多模型估计的对准完成后捷联系统具有更高的导航精度;由此说明,动基座对准过程中,系统参数不确定的情况下,多模型估计器有更好的适用性。

基于弹载IMU／GPS组合导航系统的动基座对准研究与仿真

对基于弹载IMU／GPS组合导航系统的动基座对准问题进行了研究与仿真;首先,分析了弹载IMU与GPS的系统误差,建立获得了其系统误差模型;然后,利用卡尔曼滤波技术,设计了弹载IMU／GPS组合导航系统的动基座对准算法;仿真结果表明,在初始误差较大的情况下,经过360秒的动基座对准,IMU的姿态角误差可降至10个角秒,同时位置和速度误差也得到了有效修正,从而证明该动基座对准算法是行之有效的。

机载导弹空中动基座对准方法的仿真研究

为了适应现代战争的需要,导弹需要从舰艇或飞机上发射,这时导弹上的惯导系统在投入工作时需要进行初始对准。针对机载导弹平台惯导系统初始对准关于对准精度以及快速性的要求,提出了以自适应卡尔曼滤波为基础的速度匹配空中动基座对准方案,最后通过模拟实际挂飞环境,结合游动自由方位平台惯导系统空中动基座对准,采用Sage和Husa自适应卡尔曼滤波算法进行了数学仿真。仿真结果证实了该方案具有较好的对准精度和快速性,由于采用了自适应卡尔曼滤波技术,使得在噪声统计特性不确切知道的情况下,仿真结果具有较强的鲁棒性。

基于四元数的动基座对准算法

四元数法是研究空间几何问题的一种简单方法,文中介绍了四元数的基本概念及性质,在说明了动基座对准基本原理的基础上,讨论了四元数法在动基座对准技术中的应用。该技术具有线性化程度高、计算速度快等特点。

基于运动学约束模型辅助的地面动基座对准研究

为了提高飞机快速反应能力,优化初始对准性能,在传统GPS辅助捷联惯导系统进行动基座初始对准架构下,研究一种基于运动学约束模型辅助的地面动基座对准方法。利用GPS测得的速度与捷联惯导系统解算的速度之差作为一组量测信息;建立飞机运动学约束模型,根据地面运动特点,将捷联惯导系统解算的速度沿机体侧向和垂向的投影作为另一组量测信息;选取惯导系统的误差方程作为对准系统的状态方程,采用卡尔曼滤波设计对准算法。仿真结果表明,该方法在不增加传感器的前提下,可以较好地提高对准的快速性、精度及可靠性,对工程应用具有重要的参考价值。

弹载IMU/GPS组合导航系统的动基座对准问题研究

分析了弹载惯性测量装置(IMU)与全球定位系统(GPS)的系统误差源,建立了对应的系统误差模型;利用卡尔曼滤波技术,设计了IMU/GPS组合导航系统的动基座对准算法。计算机仿真结果表明,在初始误差较大、弹体高速旋转的条件下,经过360 s的动基座对准,三个姿态角误差可降至10″以下,同时位置和速度误差得到修正,验证了该算法的有效性。

SINS动基座对准中H_∞滤波器的参数优化方法

在SINS动基座对准中,H_∞滤波算法比Kalman滤波算法具有更好的抗扰动能力。针对H_∞滤波器的参数优化问题,首先在推导H_∞滤波算法鲁棒机理的基础上,分析了滤波参数对系统状态收敛速度和滤波稳定性的影响,然后引入多模型估计理论进一步优化H_∞滤波参数。经过仿真试验,该参数优化方法是提高SINS动基座对准H_∞滤波器估计效果的有效手段。

状态与偏差解耦滤波在动基座对准中的应用

本文将状态与偏差解耦卡尔曼滤波器应用于动基座对准中，根据舰载导弹动基座对准的特点，引入闭环，即在滤波过程中周期地将滤波值补偿姿态失调角、速度误差、惯性元件误差。仿真结果表明，该方法能使收敛速度加快，估计精度提高。

一种舰载武器SINS动基座对准方法研究与验证

研究了一种基于现代控制理论和经典控制理论相结合的舰载武器捷联惯导系统（SINS）动基座对准技术，该方法借助于舰载局部基准的速度和姿态信息，将其通过杆臂效应误差补偿和数据延迟同步后作为基准信息，利用惯性匹配方式进行快速对准，将经典的平台惯导阻尼对准回路引入SINS中，实现了SINS的动基座对准及由快速对准转入值班待机状态时的导航精度保持，避免了SINS长期待机值班后的重新对准。海上动基座对准试验结果表明：该方案不需要舰船作特殊的机动，容易实现，且惯性匹配对准方法提高了SINS方位对准的精确性和快速性，为转入阻尼对准奠定了基础，克服了直接阻尼对准时方位对准时间长、精度低的问题。

舰载导弹的动基座对准

本文将状态与偏差解耦卡尔曼滤波器应用于动基座对准中，根据舰载导弹动基座对准的特点，引入闭环，即在滤波过程中周期性地将滤波值补偿姿态失调角、速度误差和惯性元件误差。仿真结果表明，该方法能使收敛速度加快，估计精度提高，滤波值的振荡幅度减小。

弹用平台惯导系统空中动基座对准技术

通过建立动基座对准速度匹配的系统模型,对影响传递对准的一些重要因素如杆臂效应、挠曲振动等进行了分析,按照既定的载机机动方案采集飞行数据进行离线仿真。仿真结果表明,自适应卡尔曼滤波可达到对准时间15min,水平对准误差小于1′,方位对准误差小于6′,水平轴陀螺测漂小于0.02(°)/h的指标要求,证明S形机动速度匹配自适应卡尔曼滤波方案设计正确。利用机载试验数据进行的离线仿真验证,在将自适应卡尔曼滤波理论应用于工程实际方面以及对空中动基座对准方案的试验验证方面具有创新性。

惯导系统动基座对准精度试验评估

舰船、飞机武器装备出航前，其装备的惯性导航系统需要进行初始对准，由于实际使用环境的影响，载体可能受到扰动而产生摇摆运动，从而对惯导系统的对准造成干扰。为了提高惯导系统的对准导航精度，需要研究惯导系统在动基座条件下的对准技术方案，基于实际系统的试验验证是技术研究和产品检验交付的重要环节，为了有效评估惯导系统动基座对准的精度，设计了线位移扰动对准试验、六自由度摇摆台对准试验，评估了动基座对准的水平对准误差及航向对准误差，验证了一种动基座对准方案的有效性。

基于强跟踪GHF的里程计辅助SINS动基座对准研究

为提高车载捷联惯导系统动基座初始对准精度,提出了一种强跟踪降维高斯-厄米特非线性动基座初始对准算法。里程计辅助捷联惯导粗对准后水平姿态误差角为小角度,里程计辅助捷联惯导动基座对准模型简化为大方位失准角非线性模型,采用降维高斯-厄米特滤波(GHF),以少数非线性状态积分点估计整个系统状态,减少计算量,应用强跟踪滤波,提高系统对突变的滤波状态的跟踪能力。实验表明,应用强跟踪降维高斯-厄米特滤波提高了动基座初始对准精度,减少了计算量,提高了滤波的稳定性。

一种适应多DSP应用的动基座对准滤波分布式计算方法

工程实际应用受限于DSP芯片在线解算能力、器件精度的约束,无法在短时导航周期内完成大量高精度迭代运算,尤其一般的单DSP芯片无法满足系统庞大的数字处理需求和实时性要求,只能采取调整算法或者在软件上降低计算精度来让步处理,增加了系统复杂度的同时也影响了算法最终的解算精度。利用多嵌入式DSP系统同步处理高效、编程方便和应用程序容易维护的特点,配合一种多元统计的主成分分析方法,设计了分布式滤波计算方法,用于解决动基座对准运算复杂、矩阵计算量大等问题,具有较强的应用价值。

基于速度积分匹配的旋转调制惯导系统动基座对准方法

卫星导航信息辅助动基座对准过程中,速度噪声会影响对准精度和快速性,制约了旋转调制惯导角秒级高精度快速对准的实现。针对这一问题,提出了一种基于旋转调制惯导速度积分匹配的快速动基座对准方法,通过建立旋转调制惯导动基座对准误差方程和卡尔曼滤波观测模型,以消除动基座对准对载机特殊运动的要求。最后,在实验室静态环境和车载环境下,分别开展了速度积分匹配和速度+位置组合导航动基座对准仿真实验。仿真结果表明,提出的速度积分匹配方法具有误差估计量收敛速度快的特点,在对准精度不降低的情况下相对组合导航匹配方式能有效缩短动基座对准时间,并能基于旋转调制惯导取消动基座对准对载机的机动需求。

空空导弹动基座对准基准及误差分析

以保证第四代雷达型空空导弹导引头在中制导末能够截获目标为出发点,根据粗对准的基本原理建立了坐标转换关系,分析了空空导弹动基座对准过程中存在的误差因素,指出了克服这些误差因素的途径及方法。论证了飞机挂第四代雷达型空空导弹时动基座对准误差可能达到的结果。

捷联惯导系统动基座对准中的可观测性分析

建立了捷联惯导系统动基座对准的误差模型,利用分段定常系统可观测性分析理论和方法对系统动基座初始对准时的可观测性进行了全面分析。定性地得出了载体不同运动对系统可观测性的影响。采用卡尔曼滤波方法,对平台误差角进行了估计,给出了仿真曲线,验证了分析结论。