基于Matlab的轨迹发生器与惯导解算

捷联惯导自出现至今,一直在导航系统中扮演着重要角色。水下环境特殊、复杂,信号传输方式受限,因此,水下多用惯导作为主要导航设备。围绕捷联惯导的研究就此展开,主要研究方向为捷联惯导系统的误差抑制方法,从而取得更高的导航精度。研究方法有理论研究与实验研究两种。实际的跑车实验需要大量的人力、物力与财力。在研究初期,跑车实验并不是研究工作开展的最好方式。因此,利用Matlab矩阵实验室研究惯导系统的工作原理与工作过程,设计了一种基于Matlab的轨迹发生器,给出捷联惯导系统的比力输出与角速度输出。仿真结果表明,轨迹发生器可以模拟水下航行器的航行状态。同时,利用Matlab在已有运动轨迹的基础上进行惯导解算,给出并分析解算结果。

交互式捷联惯导仿真系统的设计与实现

捷联式惯导系统在军事领域应用广泛,为便于对捷联惯导算法及各种组合导航算法进行研究,设计了一套捷联惯导仿真系统。系统基于模块化思想设计,包括运动状态建模、轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块和惯导解算模块4部分,具有良好的可移植性和拓展性;系统采用图形交互界面,实时操控载体的运动状态,能便捷、高效的生成各种运动轨迹;利用等效旋转矢量算法对仿真数据进行了解算分析,仿真实验结果表明:解算的姿态、速度和位置误差与理论值相符,验证了仿真模型的合理性以及仿真系统的可用性。

单轴旋转惯导系统建模与仿真

建立了单轴旋转式捷联惯导系统数学模型和仿真模型,采用的导航算法能有效避免转台测角误差对系统定位精度造成的影响;仿真结果表明旋转IMU能提高抑制惯导定位误差的累积,提高惯导定位精度、姿态精度和速度精度也同时得到提高。

VC环境下捷联惯导模拟器的开发

以捷联惯导系统为基础,在VC编译环境中,设计出可以模拟多种环境扩展性较强的模拟器,完成了对捷联惯导系统各种状态下的模拟,包括捷联惯导解算、传感器误差设置与测试、航迹状态设置等,为相关导航系统算法的验证提供了数据源.

紧耦合直接地理定位技术精度分析与应用

基于机载POS辅助的直接地理定位系统,可得到平面与高程分别优于10和15 cm的中误差成果。但这一过程的实现对飞行环境和地面基站的依赖度较高,在实际工作中,不仅降低了生产效率,还增加了工作成本。基于虚拟参考基站理论和惯导辅助动态模糊度解算技术的紧耦合直接地理定位技术,摆脱了对飞行条件和基站距离的限制,在卫星失锁、地面基站距离超过70 km和无基站的情况下,仍能获取满足精度的解算结果。本文采用该技术对辽宁沈阳城区进行了高分辨率的数字航空遥感工作,通过对其数据的解算结果显示,采用机载POS紧耦合方案得到的数据精度要明显优于松散组合,在无基站的情况下采用的紧耦合单点精密解算所得到的成果也能满足相应的成果规范。

基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法

实时精准的相对姿态测量对于航天航空、军事装备具有重要意义。传统的惯性相对姿态测量利用两个惯性器件的角速度输出进行独立姿态积分解算,不便引入外部观测,限制了相对姿态测量的应用范围。提出了一种基于双惯性器件的角速度差分相对姿态测量方法,使用两个角速度输出与当前时刻的相对旋转矩阵,获取当前时刻相对角速度,积分得到被测物与载体的相对姿态。经450s相对测姿实验验证,所提方法与传统方法的偏差为0.060°(1σ,俯仰轴)与0.015°(1σ,航向轴),均比测量误差0.510°(1σ,俯仰轴)与0.372°(1σ,航向轴)小1个数量级,可以认为纯惯性时所提方法与传统方法的测姿精度等同。相较于传统方法,所提出的角速度差分相对姿态测量方法可以接入Kalman滤波器,在有观测量时具有更高精度,适用于航天器空间对接、头盔瞄准器等工程应用。