考虑杆臂及安装误差角的快速传递对准

介绍了杆臂效应及安装误差角在仿真中的添加方法,验证了杆臂补偿方法的可行性。机载武器传递对准时,杆臂效应影响机载武器子惯导的对准精度,通过主惯导杆臂速度补偿和对子惯导杆臂加速度补偿建立量测方程,并详细说明子惯导安装误差角的添加方法,最后采用卡尔曼滤波对子惯导进行传递对准。在安装误差角设为10′时,杆臂补偿后得到的姿态误差角估计结果:右盘旋分别为9.84′、10.33′、10.06′;S型机动分别为10.31′、10.08′、10.03′,满足精度要求。仿真结果表明,系统对杆臂效应的补偿效果较好,补偿方法可行,能在十几秒内完成对准。

惯导平台陀螺安装误差角辨识的制约因素分析及对策

在惯导平台多位置静态测漂方案下 ,对陀螺安装误差角的辨识结果往往很不理想。本文通过分析陀螺误差角影响惯导平台漂移的机理 ,发现平台壳体的角速率是制约误差角辨识精度的主要因素。由此 ,在测漂过程中有针对性地引入了转台相对地面的角 ,速率。仿真结果显示 。

安装误差角引起的加速度计旋转误差建模

在导航过程中惯性平台绕方位轴旋转能够有效地调制陀螺的常值漂移,但加速度计安装坐标系和陀螺安装坐标系的不重合会导致加速度计零偏也被调制为一个变化量,因此需要建立其旋转误差模型进行补偿。针对平台惯导台体绕方位轴旋转时加速度计误差补偿的实际需要,建立加速度计由初始安装误差角引起的旋转误差模型。模型主要针对旋转过程中由初始安装误差角导致的加速度计和水平面之间的不重合度,模型包括角度叠加模型和单位矢量旋转模型。通过对两种模型仿真分析,表明角度叠加模型计算量小,并且能够满足实际误差补偿需要。

惯性测量系统安装误差分析与补偿

针对实际工程应用中微惯性测量组合与惯性测量系统之间的安装误差会影响载体测量精度的问题,提出一种有效补偿安装误差角的方法。在分析微惯性测量组合与系统间安装误差角产生机理的基础上,建立了安装误差模型,推导了求解安装误差角的方法。通过三轴位置速率摇摆温控转台实验验证了安装误差角求解算法和安装误差角建模补偿方法的正确性和有效性。实验结果表明该方法能够很好地补偿微惯性测量组合与系统之间的安装误差角,将惯性测量系统的姿态测量精度提高1个~2个数量级,具有很强的工程应用性价值。

地磁矢量信息测量安装角的快速标定算法

针对制导弹药使用地磁矢量传感器实时测量弹体姿态角时,由于测量信息安装误差角导致解算的弹体姿态角精度低,提出了一种基于牛顿迭代算法的现场三位置快速标定方法。通过分析地磁矢量分别绕弹体正交两轴摆放位置的矢量信息特征,推导出三位置地磁矢量信息包含的非线性约束关系。根据该约束关系,采用牛顿迭代算法估计地磁矢量传感信息的安装误差角,对该误差进行补偿。相比于传统标定方法,该方法更加简单、快速,经物理验证表明,利用该方法标定补偿,弹体磁测系统解算的滚转姿态角误差在0.5°以内,满足制导弹的精度需求。

弹载磁测系统等效安装误差的在线标定与补偿

针对旋转弹用磁测系统在飞行过程中,存在由机械安装误差以及固定磁干扰带来的测量系下三轴磁矢量与弹体系不平行问题,提出一种磁测系统与弹体之间等效安装误差角的在线标定补偿法;通过分析磁测系统实时输出的三轴地磁矢量信息,建立测量信息与误差的误差模型,利用类正弦信号特征值求取误差角,进而补偿磁测信息中的误差项,最终提高磁测系统解算输出的滚转角精度;实验结果表明,当弹体仅做滚转运动时,经过该方法补偿后磁测系统解算的滚转角比补偿前解算的滚转角精度可提高6倍以上,滚转角解算误差保持在2°以内,可以满足制导弹药对滚转角的精度需求。

菲涅尔透镜助降系统配置及终端误差分析

菲涅尔透镜助降系统的配置包含6个部分,一共有5种不同的波束稳定方案。着舰精度可以由误差方程来评定。基准下滑波束角安装角误差对着舰终端误差产生很大影响,如何确定该影响及其安全偏差范围具有实际工程意义。

一种基于梯度下降四元数理论的DVL误差标定方法

针对如何快速精确标定出多普勒计程仪(DVL)的比例因子误差以及DVL和捷联惯导(SINS)之间的安装误差角的问题,提出了一种基于梯度下降四元数估计理论的位置观测DVL标定方法。以SINS/DVL/GNSS为组合导航方式,利用多普勒测速原理标定出比例因子误差,通过构造位置矢量观测方程,采用梯度下降四元数方法得到安装误差角的标定结果。通过仿真及试验验证了所提出方法的有效性,并与卡尔曼滤波标定算法进行了比较,结果表明:比例因子估计值误差的最终标定结果在0.06%以内,安装角估计误差最终标定结果在0.05°以内,具有较好的工程应用价值。

车载自主导航系统里程计误差在线标定方法

本文针对车载自主导航系统存在的里程计安装误差和标度因数误差影响其导航精度的问题,提出一种车载自主导航系统里程计误差在线标定方法。将里程计航位推算的位置信息与惯性导航系统解算的位置信息之差作为组合导航滤波器的量测更新数据,同时将里程计的航位推算位置误差、安装误差角、标度因数误差列入传统的组合导航滤波器状态量中并进行实时估计,实现对里程计误差的在线标定。车载试验表明,在线标定方法与设定已知路标点的传统里程计标定方法对比,安装误差角标定误差在0.006°以内,标度因数误差标定误差在0.04%以内。使用在线标定的参数进行自主导航精度测试,针对陀螺漂移为0.01°/h的高精度光纤惯性导航系统,自主导航精度在0.1%D以内,满足车载自主导航系统导航精度的要求。

基于MNSSC法的叶片安装角的不确定性分析

本文采用了改进的嵌套式稀疏网格随机配置(Modified Nested Sparse-grid Stochastic Collocation, MNSSC)方法研究了涡轮叶片安装角的随机误差对叶栅气动性能的影响。结果表明,MNSSC法解决了维数诅咒问题,降低了高维样本数量的同时避免了样本的浪费,MNSSC法可以快速有效地模拟多个不确定量在内流流场中的传播;安装角的不确定性对吸力边的影响较为明显,而其对于叶片压力边的影响较小,且其在吸力边轮廓处的40%Cax处的影响最为显著;安装角的不确定性对流场的影响沿A向传播,且其主要影响分离区等速度梯度大的区域。

安装误差角对陀螺加速度表的误差模型的影响

在已建立的陀螺加速度表误差模型的基础上,分析在惯性系统中安装误差角对仪表静态误差模型、动态误差模型和混合误差模型的影响。

里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航系统

针对城市隧道、偏远山区等复杂路况下,卫星导航系统信号被遮挡较严重或无卫星导航系统信号的场景中,车载GNSS/INS组合导航系统精度下降的问题,提出一种里程计辅助的高精度车载GNSS/INS组合导航方法。该方法中的组合滤波模式可根据载车环境变化在GNSS/INS组合模式和DR/INS组合模式间实现自适应切换,该组合导航方法将三维里程计航位推算位置误差作为状态量扩充到常规组合导航滤波器中,里程计的标度因数误差、安装角误差可通过里程计误差标定方法离线精确得到,后续使用只需将里程计误差参数装订到组合导航系统中即可。车载试验表明,7 km的信号遮挡场景下组合导航系统单个方向上的位置误差最大值也不大于8 m,整个跑车过程中位置误差在3 m以内,进一步保证了车载GNSS/INS组合导航系统复杂路况下的高精度定位。

基于满秩概率配置法的叶片安装角不确定性分析

本文采用满秩概率配置(Full Rank Probabilistic Collocation,FRPC)法研究了叶片安装角随机误差(Stochastic Error of Blade Setting Angle, SEBSA)对涡轮叶栅气动性能的影响规律。首先通过测试函数对FRPC法的计算效率及精度进行了验证,然后采用该方法研究了涡轮叶栅中单个叶片、两个相邻叶片及两个相隔叶片存在SEBSA情况下的气动特性.结果表明,静压系数C_p及出口速度对SEBSA敏感,SEBSA对C_p的影响主要表现在叶片的吸力面、尾缘及分离区域等速度梯度大的区域,且对吸力面40%轴向弦长位置的影响最大;随着存在SEBSA的叶片数目的增多及叶片分布的分散,不确定性的影响产生了抵消效应;SEBSA对流场的影响沿负周向方向传播,且其影响范围是负周向二个叶片及正周向一个叶片.

捷联惯导/里程计高精度组合导航算法

针对里程计(OD)刻度系数误差和惯导安装误差角对车载捷联惯导(SINS)/OD组合导航系统的影响,重新推导并建立了新的量测方程,在此基础上加入故障检测的方法,从而构成了新的组合导航算法。该组合导航算法能够有效地提高组合导航精度,及时准确地检测出量测故障;同时该组合导航算法同样适用于车辆运动学约束辅助导航模式,为OD发生故障时提供了一种容错方案。仿真结果验证了该算法的有效性。

基于北斗差分定位的炮载惯导外场标定

针对炮载惯导设备在外场标定过程中依赖固定基准点的问题,提出了一种基于卫星差分定位的误差标定新方法。该方法将北斗天线的安装误差、惯性器件的失准角以及安装误差等角度误差统一归为非对准误差。首先利用北斗测姿技术提供姿态基准,粗标出上述误差;精标阶段采用卫星差分技术来提供高精度位置信息,完成误差角的精确标定。多组标定结果与传统工厂标定方法结果相差均在0.3mil以内,达到了较高的精度。该方法不仅回避了对固定基准点的依赖,而且避免了滤波带来的繁琐过程,即能保证长时导航的精度,又提高了标定的实时性。

MEMS微型惯性测量组合的标定

由于MEMS器件的特殊性,在使用前必须进行标定。在MEMS器件误差数学模型的基础上,根据MEMS微惯性组合的十二位置标定方法,标定MIMU加速度计和陀螺仪的零偏稳定性和安装误差角,并将该方法应用于某MIMU的实验室标定中,验证了该标定方法的可行性。根据实验结果,对加速度计和陀螺仪的输出进行快速补偿,能进一步提高MIMU的姿态解算和导航精度。

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′。

水下SINS/DVL紧组合导航算法

针对SINS安装误差角、DVL刻度系数误差及杆臂误差等因素对水下SINS/DVL组合导航精度的影响,推导了当杆臂误差不为小量时的非线性量测方程,建立了同时估计SINS与DVL误差状态的卡尔曼滤波模型,并进行了DVL量测故障检测与隔离,从而实现了SINS与DVL之间的相互校正。仿真试验表明:采用该方法在不单独进行DVL校准的情况下,可得到较高的导航精度,且具有容错导航能力。

基于双轴转台的寻北仪标定方案设计及验证

寻北仪能够在不依赖外界信息的条件下,提供准确的姿态和北向参考。为了在高姿态角环境下获得更高的寻北精度,使用一支激光陀螺和两支加速度计组成的寻北仪,提出了一种基于双轴转台的寻北仪标定方案。该方案首先利用对称位置分别标定陀螺仪和加速度计的零偏与刻度系数,再通过转台的正反向转动确定陀螺仪的刻度系数,然后利用几何关系推算出寻北仪的安装误差角。最后,在高姿态角环境下进行了多组试验,试验结果表明,寻北仪的姿态误差由补偿前最大的118.8″降低到补偿后的25.2″;方位误差由补偿前最大的46.8″降低到补偿后的14.4″,姿态和方位精度都有一定程度的提高。

基于罗德里格斯参数的惯性系传递对准算法

针对传统的传递对准模型在大失准角下的强非线性问题以及由残余杆臂误差导致的传递对准精度下降问题,提出了一种改进的惯性系传递对准算法。首先,对子惯导姿态矩阵进行链式分解,得到常值姿态矩阵;然后,利用罗德里格斯参数等价替代该常值姿态矩阵,建立关于罗德里格斯参数和残余杆臂误差的具有弱非线性量测的传递对准模型;最后,利用非线性滤波对状态进行估计。基于摇摆运动的仿真实验表明,在存在大安装误差角以及残余杆臂误差情况下,算法相比于现有方法,对准速度更快,对准精度更高,在5~10 s内即可完成传递对准。车载试验结果也间接说明算法具有更高的传递对准性能。