基于实时多任务操作系统的分布式捷联姿态基准姿态算法实现

随着舰船上的武器系统和观测系统的数量不断增多及对其的精度和可靠性等要求的不断提高,对精确的局部姿态基准需求也不断增长。该文给出了用于消除大型舰船甲板变形给各战位点带来影响的分布式捷联姿态基准的结构,讨论了分布式捷联姿态基准中基于实时多任务操作系统的姿态算法的实现方法,包括:实时多任务操作系统环境下组合式捷联姿态基准算法应用程序的多任务确定,组合式捷联姿态基准算法中各任务的实现等。采用文中所述方法实现了一种实用的组合式捷联姿态基准算法,算法的仿真结果证明了文中所述方法的正确性。

天文导航设备水平基准姿态传递技术研究

天文导航设备水平姿态基准和测星组件分立安装时,受安装结构件温度变化、应力释放等因素的影响,水平姿态基准直接传递至测星组件,并引入安装误差角,对天文导航设备精度有重大影响。针对水平姿态基准和测星组件之间安装误差角的估计问题,设计并推导安装误差估计模型、优化测星组件、设计测星组件和水平姿态基准之间的相对运动策略。以测星组件和水平姿态基准之间三轴陀螺数据之差作为卡尔曼滤波的量测信息,可实现安装误差的有效估计。仿真结果表明:设计合适的模型,以陀螺角速度作为卡尔曼滤波器的量测信息,通过一定的转动策略配合,短时间内便可达到滤波稳定状态,水平安装误差角估计精度优于3.6"、测星组件陀螺零偏估计精度优于0.01°/h。该算法对于天文导航设备水平姿态基准传递至测星组件具有良好的适应性,具有实用价值和研究意义。

甚高精度姿态基准装置研究

针对远距离投送、精确入轨的大载荷运载火箭及上面级甚高精度天文导航系统关键参数校准需要,开展甚高精度姿态基准装置研究,具有位置、速率等运动功能,可为被测负载提供精准的方位、俯仰定位及速率基准,并实时提供俯仰、方位角位置信息。用于动态环境下测星精度的分析与验证,解决运载火箭及上面级甚高精度天文导航姿态校准的问题,提升运载火箭及上面级入轨精度与质量。

LCR-93姿态航向基准系统航向指示偏差故障分析

介绍LCR-93姿态航向基准系统的部件组成及工作原理,归纳、总结系统子部件故障、机身结构磁场变化、机载设备电磁干扰、外界磁场环境影响、低磁通机场运行原因等可能导致姿态航向基准系统航向指示偏差的隔离排故方法,为准确隔离故障部件,避免重复故障及由此造成的飞行安全风险及航空器停场时间、错误更换部件带来的经济损失提供维修建议。运用建议的维修方法,准确隔离、排除了数架奖状560XLS机型飞机的航向指示偏差故障,同时区分外界磁场环境影响、低磁通机场运行原因导致的暂时性航向偏差。

基于 QAR 数据分析排除姿态航向基准系统间歇性故障

飞机运行过程中出现的间歇性故障具有隐蔽性强、故障现象不稳定、故障发生频次不确定、故障现象受环境因素影响难以再现的特点,给此类故障的彻底排除造成了极大困难。针对一起奖状560XLS+机型柯林斯姿态航向基准系统的间歇性故障,提出基于QAR数据分析的排故方法,通过对柯林斯姿态航向基准系统工作原理、故障现象和故障发生时的飞行状态的深入分析,在地面测试难以再现故障的情况下,对故障航段飞机快速存储记录器QAR记录的飞行数据进行译码、分析,准确判断故障部件并排除故障。同时对采用此种方法排除间歇性故障的过程和方法进行了归纳总结,为排除此类飞机运行过程中出现的间歇性故障提供了创新思维和借鉴指导,提高了排除此类故障的准确性、及时性和经济性。

消减舰船变形的影响和为全舰提供高精度姿态基准

引用国内外一些文献列举的现代舰船船体变形的数据,论证了消减船体变形的影响和为全舰提供精确的姿态基准的重要意义。对舰载航向姿态基准的功能、性能与特点进行了综述。介绍了基于激光陀螺和光纤Bragg光栅传感器测量船体变形的新方法。最后,探讨了分布式姿态基准系统的技术方案。

分布式捷联姿态基准中数据采集系统的设计

研究了分布式捷联姿态基准中与各捷联姿态基准的IMU相对应的各数据采集系统(DAS)的设计方法。设计时,对挠性陀螺仪的输出采用以∑-△型ADC为基础的A/D转换的量化方案,对石英挠性加速度计的输出采用I/F转换的量化方案并设计了相应的基于CPLD的高性能多路脉冲信号采集器。由于每个DAS是分布式系统中的一个节点,因此为DAS设计了CAN接口。为便于DAS的开发、软件升级和现场调试等,所设计的DAS具有ISP功能。文中着重讨论了提高∑-△型ADC应用精度的方法及基于CPLD的高性能多路脉冲信号采集器的设计方法。测试表明DAS的模拟输入通道在采样率为100Hz时的转换精度接近18位,DAS的计数输入通道的计数精度与理论值一致,DAS的CAN接口工作正常、可靠。

基于数据融合的全舰统一姿态基准测量系统

为测量大型舰船甲板的变形,对甲板变形引起的局部姿态误差进行补偿,设计了基于多IMU数据融合的全舰统一姿态基准测量系统.提出了甲板变形测量方法,建立了IMU布局优化数学模型,并运用遗传算法对IMU的布局进行了优化求解.仿真结果表明,建立全舰统一姿态基准测量系统是测量舰船甲板变形的有效办法,利用布局优化后IMU的输出信息进行全舰甲板变形估计,估计精度优于2.3 arcmin,并能减少舰载武器系统所需IMU的数量.

一种基于惯性匹配的船体姿态基准传递方法

船体变形角的存在是造成船体局部姿态基准失准的根本原因。本文基于惯性姿态匹配法,提出一种抑制船体变形影响、实现高精度姿态基准传递的方法。首先对光学设备测得的船体变形角数据进行频域分析,实现船体变形角高精度建模。然后利用中心主惯导和船体局部捷联惯导的姿态输出构建卡尔曼滤波方程,实现船体变形角的实时高精度估计。最后仿真验证了船体变形角建模方法和姿态匹配算法的可行性,为船体局部高精度姿态信息获取提供理论参考。

船用武器捷联姿态基准系统快速传递对准方法研究

研究了一种改进的快速传递对准算法在船用姿态基准系统中的应用。这种改进利用了舰船主惯导系统角速率和速度信息,与子系统的捷联姿态基准系统的相应信息相匹配,通过卡尔曼滤波器提取从系统的误差估计量。针对船用的三种武器做了各种仿真,结果表明在40秒时间内对三个失准角的估计都能达到较高的精度。研究还表明,在传递对准滤波器中引入固定区域平滑算法对姿态误差估计的精度将有明显的提高。

捷联式姿态基准系统软件设计(英文)

1 Introduction The machenization and scheme design demand that the system software has the function of data acquisition, error compensation, strap-down algorithm implement, decoupling of rebalance-loolp, self-test system management, and labora-

基于精密时间的星敏感器绝对姿态基准的建立

根据星敏感器外场试验的实际需要,提出一种用于建立星敏感器参考姿态基准的方法.介绍星敏感器参考姿态基准建立的基本原理;分别求取从赤道惯性坐标系i系到地球坐标系w系的转换矩阵C wi(依靠原子钟精密计时)、从w系到地理坐标系t系的转换矩阵C tw、从t系到平台坐标系p系的转换矩阵C pt,从p系到星敏感器坐标系s系的转换矩阵C sp,从而得到i系到s系的转化矩阵C si;根据C si求取星敏感器的姿态角,作为参考姿态基准;编制求解星敏感器参考姿态基准的电算化程序,并绘制星敏感器3个姿态角的误差曲线,最大误差小于0.25″.仿真结果表明,通过精密时间得到的姿态可以作为星敏感器外场试验的参考姿态基准.

大椭圆轨道卫星姿态基准坐标系与运动学研究

针对大椭圆轨道卫星在轨运行中特殊光照条件导致的能源供给、热控设计等工程研制难点,兼顾光照时间和遥感任务,提出将基于太阳矢量与地面物点矢量的日地观测坐标系作为卫星姿态控制的基准坐标系。研究了相应的卫星姿态运动学,针对日地观测坐标系的角速度矢量在物理层面难以写出解析表达式的问题,提出一种解析计算方法,给出了算法流程,推导了日地观测坐标系相对惯性坐标系的角速度矢量在惯性坐标系中的计算公式。与数值差分法的仿真对比结果表明:该解析算法正确可行,其曲线特性和计算精度优于数值差分法。研究对卫星研制具有理论意义和应用价值。

基于单片机的航向姿态基准测试系统的设计

介绍以8031单片机为核心的航向姿态基准测试系统,该系统可对被测设备进行实时监控;文中详细地论述了系统的硬件和软件设计,给出了系统的测试原理。该测试系统具有体积小、成本低、检测精度高、操作方便、智能化较高等特点。

GPS与SINS姿态基准系统中的信息融合技术应用研究

本文论述了信息融合技术在GPS与SINS姿态基准系统中的应用理论 ,分析了该系统采用的融合结构和融合算法 ,研究了当该融合结构中各子滤波器输出结果不同步时所进行的时序处理方法 ,在结合工程实际的基础上 ,提出了在该定姿系统中的融合方案。

双基线载波相位差GPS干涉仪的姿态航向基准系统

GPS卫星导航在早期应用中展示了它的诸多功能和明显的效益。利用GPS干涉仪测定运载体的指向和姿态是90年代初的最新贡献。本文重点阐述姿态测定的数学方法和双基线载波相位差GPS干涉仪观测的物理手段。典型地介绍Trimble和Ashetech两公司的试验和产品情况。

分布式姿态基准系统中时间同步技术的实现

首先分析比较了两种重要的时间同步技术网络时间协议 ( N TP)和直接连接时间传输技术 ,然后提出了一个基于 Windows2 0 0 0的高精度的时间同步方案 ,并给出了该方案的软硬件的实现 ,且已成功地应用于分布式姿态基准系统。

舰艇统一姿态基准构建方法

统一的姿态基准是舰艇平台实施协同探测、信息融合和态势共享的基础。基于惯性矢量匹配形变测量方法,提出了一种适用于舰艇平台的统一姿态基准体系结构。首先介绍了惯性矢量匹配形变测量方法,在此基础上提出了统一姿态基准的构建方案,并分析和总结了统一姿态基准的若干关键技术。最后,结合国内发展情况提出了未来发展建议。

基于时间同步的船体姿态基准传递技术

在基于惯性量匹配算法的船体姿态基准传递技术中,保证2套惯导系统的数据同步是实现高精度的必要条件。本文对基于角速度匹配的姿态基准传递进行研究,并重点针对该过程的时间同步问题提出解决方案。一方面利用GPS的1PPS信号作为基准时钟源,完成2套系统的晶振校正,建立数据同步采集机制。另外,设计引入时延的扩维Kalman滤波器,对残余时延误差进行在线补偿。依靠同步采集与算法补偿相结合,实现船体变形角的高精度解算。仿真试验得到时延干扰下的测量误差在10角秒左右,证实所提方案具有较高的应用价值。

姿态和方位基准系统

美国加利福尼亚州的Crossbow技术公司新近推出VG 400CB,AHRS 400CB和AHRS500CB惯性系统,这些系统可用于无人驾驶飞机和有人驾驶车辆的制导作用。