捷联惯性航姿系统中的模糊内阻尼算法研究

舒勒周期振荡和傅科周期振荡会影响捷联惯性航姿系统的精度。本文将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中的三阶内阻尼网路,利用系统本身的速度信息来阻尼周期振荡。由于改变了舒拉调整条件,内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用。文中根据模糊理论对三轴加速度计的输出分析系统运动状态,判别是否能够使用内阻尼网路。仿真和实验证明,模糊内阻尼算法明显抑制了舒勒周期振荡和傅科周期振荡,有效提高了捷联惯性航姿系统精度。

基于DSP的小型捷联惯性航姿系统研究

针对微小型应用场合,设计了基于DSP的导航计算机,成功构建了低成本小型捷联航姿系统。重点描述了DSP导航计算机的硬件设计思路,特别是“数字信号处理器(DSP)+单片机(MCU)”的特殊的主从式双CPU结构。扼要介绍了系统软件的框架结构。实验表明:基于DSP的捷联惯性航姿系统,性能稳定、达到了设计精度,降低了成本,成功的实现了系统的小型化。导航计算机体积仅为65×80×10,对导航系统在小型化领域推广应用具有实际意义。

捷联惯性航姿ARINC429接口系统的设计与实现

分析了捷联惯性航姿系统接口系统设计与实现的思路，在保证系统精度和实时性要求的前提下，实现了实际接口系统中4组ARINC429板卡间的组网数字通讯。针对传统数据传输方式的不足，提出了一种环形缓冲区的数据通讯软件设计方法，在此基础上引入静态局部变量，取得了很好的效果。测试结果表明，该接口系统设计合理、实时性好、数据传输精度高，完全满足了捷联惯性航姿系统的技术性能要求。

基于DSP+MCU的小型捷联惯性导航计算机系统

针对通用计算机不能满足捷联惯性航姿系统小型化的要求,介绍了自行研发的基于双CPU的专用导航计算机。并以该计算机为平台,利用低成本IMU等传感器,构成了小型捷联惯性航姿系统。针对该惯性航姿系统的特点,简化了磁航向补偿算法、应用了低阶卡尔曼滤波器。针对导航计算机“数字信号处理器(DSP)+单片机(MCU)”的特殊结构,设计了合理的导航程序流程。实验证明:基于DSP+MCU的小型捷联惯性航姿系统实时性好,精度可达到要求,而且大大减小了系统体积和功率,降低了成本。

光纤陀螺捷联航姿系统CAN总线设计

针对光纤陀螺捷联惯性航姿系统对通讯实时性、可靠性和抗干扰要求高的特点,基于独立的CAN控制器SJA1000设计了光纤航姿系统CAN总线通讯节点,提出了CAN总线软硬件设计方案,解决了CAN控制器与系统主处理器地址和数据线分离之间所存在的问题。与传统的RS232/422/485、1553B等相比,采用CAN总线有助于将航姿系统、控制设备、测试设备、各种传感器及载体其它电子设备,通过CAN总线互连,构成一个高速、可靠、廉价的现场总线控制系统。考到虑航姿系统的特殊应用背景,制定了CAN应用层协议。实验及实际应用表明,该航姿系统通讯实时性、可靠性好,抗干扰能力强。

航姿系统内阻尼的模糊自适应滤波算法

平台式惯性航姿系统的内阻尼算法通过阻尼网络将自身的速度信息加到系统中,达到提高姿态精度的目的。本文将该思想引入到捷联式惯性航姿系统中,在系统加速度较小时,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿姿态误差。由于内阻尼算法只有在系统加速度较小的情况下才能使用,本文设计了模糊自适应控制器,根据三轴加速度计的输出进行自适应判断内阻尼算法是否可用,调整内阻尼卡尔曼滤波器的量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散。仿真和实验表明,内阻尼的模糊自适应算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度。

基于内阻尼的捷联航姿算法

捷联惯性航姿系统自身的特征就是误差存在舒勒周期振荡和傅科周期振荡,这就限制了捷联惯性航姿系统的精度。为了提高系统精度,将传统的平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,通过设计水平回路中误差通道的三阶内阻尼网络,利用系统自身的速度信息来阻尼周期振荡,同时在内阻尼思想基础上提出了基于内阻尼的捷联航姿算法。由于改变了舒勒调谐的条件,内阻尼算法只有在加速度较小的条件下才能适用。通过数字仿真证明,在载体加速度较小的条件下,新的算法能够抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,提高了捷联惯性航姿系统的精度。

基于模糊卡尔曼滤波的内阻尼姿态算法研究(英文)

在系统机动性不强的情况下,传统的平台内阻尼算法将系统本身的速度信息通过阻尼网络加到系统中,达到提高姿态角精度的目的。将这种平台内阻尼的思想引入到捷联惯性航姿系统中,在系统加速度较小的情况下,利用加速度计的输出估计系统姿态角,通过卡尔曼滤波的形式补偿系统姿态误差。由于加速度的大小直接影响滤波器精度,本文设计了模糊自适应卡尔曼滤波算法,根据三轴加速度计的输出调整内阻尼量测误差方差阵,从而避免了滤波器的发散。仿真和实验验证,内阻尼算法可明显抑制舒勒周期振荡和傅科周期振荡,避免了系统姿态漂移,有效提高了捷联惯性航姿系统的精度。