捷联惯导欧拉角误差模型二位置对准方法

在捷联惯导初始对准优化的研究中,由于存在非线性,很难描述误差特性。为提高捷联惯导系统初始对准的精度,缩短对准时间,根据欧拉角误差的传播规律,推导了惯导系统角度和速度误差微分方程,建立了非线性的对准模型。非线性模型的计算一直是难点问题,一般采用无迹卡尔曼滤波(UKF),为减小计算量,采用了超球面采样点变换(SSUT)的采样策略,结合线性的量测方程,对滤波算法进行了改造和简化。根据全局可观性理论,为提高系统观测度,以二位置静态对准为条件,并对提出的方法进行了仿真和实验验证。结果表明,模型具有很高的精度,并能有效估计惯性器件误差。改进方法对大失准角下的系统初始对准及惯性器件测漂具有较好的参考价值。

基于序贯自适应误差状态Kalman滤波的MARG姿态估计算法

在由磁传感器、加速度计和陀螺仪(MARG)组合的航姿参考系统中,加速度计和磁传感器易受线性加速度和软硬磁干扰影响,从而降低系统姿态估计精度。针对上述问题,提出一种基于欧拉角误差的序贯自适应误差状态Kalman滤波算法,用于抗干扰的MARG姿态估计。通过建立基于欧拉角误差的线性系统误差模型,避免了基于四元数或欧拉角的MARG姿态估计算法中存在的非线性问题;同时,采用序贯Sage-Husa自适应算法,通过欧拉角误差量测值实时估计量测噪声参数,抑制线性加速度和软硬磁干扰对倾角和航向角估计精度的影响。为验证所提算法有效性,进行了抗干扰实验。实验结果表明,相比无序贯自适应误差状态Kalman滤波算法,所提算法的航向角估计最大误差降低了94%以上,倾角估计最大误差降低了20%以上,提高了系统姿态估计精度,同时具有强鲁棒性。

捷联系统四元数工具误差分离模型研究

惯性器件的误差会使导弹飞行参数计算产生偏差,直接影响导弹的命中精度,通过实验数据分离惯性器件工具误差系数并反馈给数学平台进行误差补偿是提高导弹命中精度的主要手段。在四元数的基础上建立了捷联惯导系统工具误差分离模型,并对该模型进行了工具误差系数分离。仿真实验结果验证了该工具误差模型的正确性,其系数分离结果要优于传统的欧拉角误差模型,该模型的建立为捷联惯导技术的工程实践提供了重要参考。

惯导系统拐弯状态下姿态角误差变化研究

由于水平姿态角误差的大小对导航结果影响非常大,通过研究车载试验过程中水平方向欧拉角误差大小发生"跳变"的现象,找出影响拐弯状态下水平姿态角误差变化的因素。首先对转动前后失准角变化大小进行了定量分析;然后推导出欧拉角误差和失准角之间关系式,得出产生欧拉角误差变化的原因;最后通过仿真和试验对上述结论进行验证。

一种基于矢量原理的三通道精确控制算法

为使多平台发射的轻型鱼雷能够在浅水域安全投放,应减小鱼雷入水袋深,同时防止鱼雷"跳水"。本文通过对误差欧拉角进行矢量化,提出并推导了一种基于矢量原理的三通道精确控制算法,该方法能实现鱼雷运动学的最佳解耦,解决鱼雷大姿态入水后的稳定控制,从而有效减小袋深并精确控制鱼雷航向。仿真结果表明,该算法的全姿态控制技术对多平台发射轻型鱼雷的浅水使用研究具有参考价值。