两级解耦卡尔曼滤波在平台惯导系统自主标定和对准中的应用

本文结合实际工程背景，采用两级卡尔曼滤波方法对平台惯导系统进行对准和标定，分别构造陀螺滤波器和加速度计滤波器，前者用于估计平台失调角和陀螺误差系数，后者用于估计加速度计误差系数，然后利用分离偏差滤波理论，将陀螺滤波器分解成状态滤波器和偏差滤波器，使滤波计算进一步得到简化。与一般卡尔曼滤波器相比，此滤波器的计算量以及计算机内存占用量都大为减小。

混合式光纤陀螺惯导系统在线自主标定

混合式光纤陀螺惯导系统IMU的安装误差、光纤陀螺的漂移及标度因数等参数会随着时间发生变化,对系统误差产生影响,使系统在使用一段时间之后精度发生变化,因而需要重新标定。在混合式系统中,通过台体旋转调制,惯性元件常值漂移误差对系统的影响得到抑制,但安装误差和标度因数误差对系统的影响无法得到完全调制,这些误差会与地速及旋转角速率耦合,引起锯齿形速度误差,降低了系统的各项性能。针对混合式惯导系统,建立了IMU误差模型,设计出一种在线自主标定方法,并进行了可观性分析。该方法采用"速度+位置"匹配,对惯导系统30项相关误差项进行在线标定。系统实验结果表明,系统级在线标定参数较分立式标定参数在导航定位精度上提高了半个数量级。

光纤惯导车辆姿态识别系统及其误差分析

光纤惯导具有分辨率高、动态范围大、灵敏度高、寿命长、自主性强、成本低等特点,将其应用到驾驶行为和车辆姿态识别系统中,通过对中低精度光纤惯导的车辆姿态识别系统存在的误差进行分析,提出车载惯导自适应快速对准模式、全参数自标定误差标校方法,以解决中低精度光纤惯导误差随时间不断累积的问题,实现车辆姿态识别自主性,为车辆姿态识别以及驾驶行为识别提供强有力支撑。分析和实验结果表明该车辆姿态识别系统可指导行车安全。

舰载平台式惯导系统的传递对准

舰载子惯导系统在海上应急启动时需要利用主惯导的信息进行传递对准,以达到快速、高精度启动的目的。同时必须对惯性器件的某些误差进行标定和补偿,以满足舰载惯导系统需要长时间高精度导航的要求。文中对平台式惯导系统采用速度加姿态匹配传递对准方法进行了研究,建立了基于Kalman滤波器的传递对准滤波方程,并在实际系统中对所设计的方案进行了静态和跑车试验,验证了方案的正确性和工程应用的可行性。

平台式惯导系统的快速初始对准方法的研究

提出并设计了把自抗扰控制技术用于平台式惯导系统静基座下的一种快速对准方法,并进行了计算机仿真。结果表明:该方法使对准过程时间大大缩短,具有超调低、算法简单及稳态精度较高等特点,是一种应用在实际惯导系统中的理想初始对准方案。

平台惯导系统姿态分辨率对传递对准的影响及改进

采用"速度+姿态"匹配方案的传递对准精度受到主惯导系统姿态输出分辨率的影响。对于国产某型平台式机载惯导系统,其姿态信息通过同位器输出,同位器的分辨率精度不能满足传递对准的使用要求。文中针对此问题,提出了一种利用捷联惯导信息提高平台惯导姿态输出精度的方法,进行了仿真研究和试飞验证,提高了对准的精度,达到了预期目标。该方法无需改动硬件线路,通过软件补偿算法即可实现。

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。

一种平台惯导系统快速对准方法

平台惯导系统一般采用陀螺罗经方法进行初始对准,对准时间较长,难以满足现代战争需求,因此需要进行缩短对准时间技术研究。动调陀螺器件级测试时,陀螺工作在力反馈状态下,其达到稳定状态所需时间很短。利用这一特性,可以找到一种平台惯导系统快速对准的方法,即平台惯导系统力反馈状态下快速对准。作者将力反馈回路引入平台惯导系统中,利用两个方位位置陀螺所敏感的地速信息进行方位解算,实现惯性平台快速寻北。在此基础上,完成惯性平台的水平对准及陀螺漂移测量,实现快速对准。仿真分析结果表明:快速对准方位角测量精度可以满足要求。为了验证该方法的可行性,进行了多次对准试验,试验结果表明:对准时间缩短至8min,方位角测量精度达到6′,对准时间较原对准方法明显缩短,精度满足使用要求。这种快速对准方法缩短了系统阵地准备时间,有利于提高导弹部队的快速反应能力。

半球谐振陀螺平台惯导系统自标定方法研究

半球谐振陀螺作为一种新型固态陀螺,已开始应用于平台惯导系统。从HRG完整误差模型出发,推导其应用于平台惯导系统时的简化误差模型。在此基础上,设计了一种7位置HRG平台惯导系统自标定方法,能够在没有方位基准条件下标定出HRG平台惯导系统包括初始方位角和陀螺安装误差在内的19项误差系数。仿真结果表明,该自标定方法标定时间短,具有较好的精度。

速率方位平台惯导系统传递对准的卡尔曼滤波器设计研究

本文在船体运动、振动、变形等情况的动基座上,建立了舰载导弹的速率方位惯导系统传递对准卡尔曼滤波器的系统和量测模型.以对准精度和对准时间为评价标准,选择了不同的航迹,进行了计算机仿真.仿真结果表明,对准效果满足了实战的要求.

方位捷联平台惯导系统简化标定技术研究

论述了方位捷联平台惯导系统装备部队后定期进行标定的必要性,提出了一种加速度计、方位速率陀螺的简化标定方法.该方案中不用拆装平台的伺服电路,操作简单易行,适于部队战士使用.标定验证试验表明所提方法具有很高的标定精度.

一种平台惯导系统射前一体化标定方法

提出一种7位置平台惯导系统射前一体化标定方案,采用一体化思想,设计自对准、自标定、航向效应标定机械编排方案,消除交叉耦合影响,提高标定精度。实验结果表明该方法可以有效提高平台惯导系统自对准、自标定精度,缩短发射准备时间。

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。

基于低精度离心机的平台惯导系统加速度计高精度系统级标定方法

高动态、大过载是未来导弹、飞行器的标志性特征,这一特征对惯导系统性能指标尤其是加速度计的性能指标要求尤为严苛。针对此,分析了平台惯导系统加速度计主要非线性误差(标度因数对称性和二次项系数)的传统离心标定方法的缺陷,提出了基于低精度离心机的平台惯导系统加速度计高精度系统级标定方法。该方法是利用惯导系统的速度和位置误差积分作为观测量进行Kalman滤波估计,不仅能对加速度计的非线性误差进行更有效估计,而且能克服传统离心标定方法对离心机的高精度要求。最后通过离心试验验证了该标定方法的有效性,试验结果表明,加速度计非线性误差补偿后的速度和位置误差小于补偿前相应误差的25%。

平台惯导系统连续自标定转速优化

加矩角速度作为连续自标定系统的输入激励之一,对平台惯导系统连续自标定的标定精度有着直接的影响。本文对连续自标定中加矩角速度的影响进行了分析,并通过分析结果设计了最优的加矩角速度。首先,给出了平台连续自标定模型,就加矩角速度对连续自标定模型和系统输出的影响进行了定性分析。其次,针对卡尔曼滤波的滤波过程,推导了状态量估计误差与初始估计误差之间的关系,并以此分析了卡尔曼滤波过程中的误差传播关系,定义了状态量的可观测性指标。最后,以状态量的可观测性最好为原则,得出了最优的加矩角速度。仿真分析结果表明,相比于其他加矩角速度输入,在最优加矩角速度输入下,平台误差系数的标定精度能够提高约1个数量级。

一种有效的空—空导弹捷联惯导系统快速精确传递对准方法

针对空—空导弹对于对准精度与速度的特殊要求 ,建立了动基座姿态角传递对准的卡尔曼滤波模型 ,详细及准确地推导了姿态角匹配方案中卡尔曼滤波器的量测方程 ,提出了一种有效的空空导弹捷联惯导系统快速精确传递对准方法。通过计算机仿真 ,验证了该方法的快速性和有效性。最后 ,采用分级标定的思路 ,实现了在飞机摇摆机翼情况下 ,对惯性器件误差的准确标定。

四框架平台惯导系统参数自标定技术研究

针对四框架平台惯导系统，提出一种误差参数的自标定方法，给出该自标定方案的具体实现。对该方法进行了试验验证，结果表明方法可行。

车载捷联惯导系统的初始对准研究

文中采用双位置初始对准的技术方案,给出了双位置初始对准及陀螺测漂的基本原理,针对车载捷联惯导系统的特点,进行了大量的实验研究,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,双位置对准方案消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对准精度的影响,并且,在对准的同时标定出陀螺常值漂移和加速度计零偏,在导航状态给以补偿,有效地提高了导航定位精度.

基于小波分析的捷联式惯导系统的初始对准方法研究

对于光纤陀螺捷联式惯导系统 ,提出了一种新的初始对准方法。采用小波分析方法提取初始对准的有用信号 ;用二位置法确定初始方向余弦矩阵 ,同时对光纤陀螺的常值漂移和加速度计零偏置进行标定。仿真结果表明了这种方法的有效性。

双位置初始对准技术在车载捷联惯导系统中的应用研究

针对车载捷联惯导系统的特点 ,采用双位置初始对准的技术方案实现其初始对准 .重点介绍了双位置初始对准及陀螺测漂的基本原理 ,进行了大量的实验研究 ,并采用改良卡尔曼滤波算法进行实验数据的处理 .实验结果表明 ,双位置对准方案消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对对准精度的影响 ,提高了对准精度 ,并且在对准的同时标定出陀螺常值漂移和加速度计零偏 ,在导航状态给以补偿 。