激光陀螺捷联惯导系统尺寸效应参数标定与优化补偿

提出一种捷联惯导系统尺寸效应标定补偿方法,先标定出捷联惯导系统中每个加速度计相对于三轴转台回转中心的杆臂参数,再基于尺寸效应误差最小原则,对载体坐标系原点位置进行优化,得出相应的尺寸效应参数。对于零偏稳定性优于2×10?5g的加速度计,杆臂参数与尺寸效应参数标定重复性优于0.2mm。将载体坐标系原点置于三轴转台回转中心,以重力加速度g为基准验证标定补偿效果,转台匀速转动情况下,补偿后10min平均偏差小于2×10?6g。根据激光陀螺角增量采样值求出角速度和角加速度,对惯导实验中的尺寸效应进行补偿,在转台角运动条件下纯惯性导航1h定位误差由尺寸效应补偿前的1600m减小到补偿后的300m以内。

激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性与外场自标定

惯导系统参数稳定性是决定系统精度的重要因素。基于激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性统计分析,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统外场自标定的加速度计组件误差参数模型。以惯性组合转动后重新调平的水平姿态修正量以及静态下重力测量误差为观测量,不依赖外界方向姿态转角等基准信息,实现了加速度计组件主要误差参数在外场条件下的自标定,并给出了标定参数的修正方法。实验表明,常温下加速度计组件的标定参数发生明显变化,采用外场标定方法可对其进行修正,相应的水平姿态最大误差由65″减小到10″。该方法标定精度好,标定时间短,操作简便,且对基座不稳造成的瞬时姿态小扰动影响有抑制能力。

激光陀螺捷联惯导系统中惯性器件误差的系统级标定

为评估激光陀螺SINS的性能 ,需对系统中的惯性器件误差 ,包括随机漂移误差、刻度系数误差与安装误差角等 ,进行系统级标定 .提出了卡尔曼滤波校准法 ,此方法利用激光陀螺SINS六位置静基座测试数据来标定系统中的惯性器件误差 .其实现过程包括两步 :首先 ,基于降阶处理思想 ,利用SINS的静基座测试数据 ,通过卡尔曼滤波来估计SINS系统中激光陀螺随机漂移误差及其他误差参数的耦合参量 ;第二步 ,比较两组不同位置的静基座测试数据的滤波辨识结果 ,对不同形式的耦合参量估值进行标量运算 ,即可获得SINS系统中其它惯性器件误差参数的校准值 .卡尔曼滤波校准法的方法比较简单 ,测试易于实现 ,只需要一台精度比较高的手动三轴定位转台即可 .另外 ,卡尔曼滤波法具有对测量噪声及环境干扰的影响不敏感、校准精度高的优点 .卡尔曼滤波校准法的有效性与可行性已通过仿真测试得到了验证 .

激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响,需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差,设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程,建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励,利用所得数据进行卡尔曼滤波,计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75(°)/h,加速度计零偏误差优于5μg,陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5″,标度因数误差优于2 ppm(1 ppm=10-6)系统,加速度计二次项误差优于0.15×10-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性,证明了该方法确实有效。

激光陀螺捷联惯导系统元件误差自标定技术

通过设计一种实用的激光陀螺捷联惯性导航系统自标定算法,保证在外场使用情况下,能对惯性器件误差(三个陀螺漂移和三个加速度计零位)进行精确标定,确保系统长期使用精度。在完成算法设计的基础上,进行了仿真计算,取得满意的仿真结果。

激光陀螺速率偏频系统初始对准方法研究

针对速率偏频激光陀螺转动的工作特性,建立了新的系统误差方程,并在静基座条件下,采用卡尔曼滤波方法实现了系统的初始对准。仿真结果表明,这种初始对准方法对准速度较快,水平对准精度比抖动偏频系统提高了一个数量级,方位对准精度也有较大提高,并且对两个水平加速度计随机常值偏置有很好的估计效果。

激光陀螺捷联惯导系统外场快速标定新方法

针对激光陀螺具有标度因数稳定、漂移误差变化小的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统的陀螺及加速度计组件简化误差参数模型,推导出了适合激光陀螺捷联惯导系统外场快速自标定的误差模型,设计了激光陀螺捷联惯导系统9位置系统级标定方法,并通过试验验证了该方法可快速准确的标定出加速度计组件的标度因数、安装误差、零偏及激光陀螺安装误差等15个主要参数,方法简单易行。

激光陀螺捷联惯导系统多位置标定方法

在建立惯性仪表简化误差模型的基础上,提出了一种多位置标定方法。该方法充分考虑标定条件、设备以及时间等因素,设计了一种多位置连续转动标定方案,充分激励惯性仪表各项误差参数,从而建立起所有误差参数与系统导航误差之间的关系,通过测量每个位置静态导航状态下的速度误差,采用最小二乘估计,全面辨识出所有21个误差参数。理论分析和实验结果表明,与传统标定方法相比,该方法对标定设备要求低,无需北向基准,实现简单方便,在较短的时间内就可以一次标定出惯性仪表所有21个误差参数,标定精度与基于精密转台的标定精度相当,具有较强的工程实用性。

机抖激光陀螺捷联系统中惯性器件的温度补偿的研究

研究了机抖激光陀螺和加速度计的温度特性。通过重复性温度实验,得到了激光陀螺零偏的温度补偿模型;通过静态特性测试,得到了加速度计的补偿模型。结果表明,得到的模型可以有效补偿惯性传感器的漂移,使陀螺的精度提高了4.6倍,加速度计的漂移小于一个脉冲,并可以通过温度补偿来缩短系统的预热时间,由原来的半小时到基本不需预热;系统的精度提高了1倍。

晃动基座下激光陀螺捷联导航系统初始对准的预滤波

针对激光陀螺捷联惯性导航系统在晃动基座下进行初始对准时激光陀螺和加速度计噪声过大,而采用低通滤波或小波方法不能有效实时地实现噪声抑制的问题,提出一种采用IIR低通滤波器和基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波相结合的新的预滤波方法。首先,将传感器输出通过低通滤波,然后,再通过一个基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波,从而有效地降低基座晃动带来的噪声,而不降低对准精度。实验结果表明,本文提出的预滤波方法计算复杂度低,滤波效果明显,在发动机开动的情况下,可以把导航系统激光陀螺的噪声标准差由300°/h降至1°/h,加速度计的噪声标准差由11 mg降至40μg。结果表明,提出的预滤波器能够很好地辅助激光陀螺捷联导航系统在晃动基座下完成精对准。

激光陀螺锁区及速率偏频控制系统

应用模糊PID 控制技术设计并实现了激光陀螺速率偏频控制系统。对模糊PID控制规律中 参数的选择进行了分析,并对控制结果进行了讨论。结果表明:偏频台速率平稳性优于3.12×10-4,角速率正反向换向速度快,在±63°s-1之间的转换时间约为14ms, 且换向过程超调很小。

激光陀螺捷联惯性导航系统误差分析及仿真计算

激光陀螺随机游走现象的存在,严重影响了捷联惯性导航系统的导航性能。本文用数学分析的方法推导出激光陀螺随机游走造成的系统导航误差标准偏差的解析表达式,以便定量地研究激光陀螺随机游走对系统精度的影响,并提出改进措施。同时按照给定的飞行轨迹和随机游走系数,进行了系统数学仿真计算,对仿真计算结果进行了分析。

激光陀螺捷联惯导系统误差补偿技术

结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统的特性,重点分析了三种与系统动态运动相关的误差,包括尺寸效应误差、圆锥误差以及划船误差。从工程应用的角度出发,分别推导了尺寸效应误差补偿算法、圆锥误差补偿递推算法和划船误差补偿递推算法,并进行了大量的试验,对补偿效果进行了充分地验证。实验结果表明,补偿算法不增加导航计算机的负担,保证了系统在高动态条件下的精度,可以充分发挥激光陀螺的优势,提高激光陀螺捷联惯导系统的导航精度。

激光陀螺捷联惯导系统导航算法设计

结合工程实际应用,充分考虑激光陀螺捷联惯导系统(RLG SINS)的特性,设计出了一套完整的RLGSINS导航算法,包括姿态更新算法、速度更新算法和位置更新算法。在姿态更新算法中考虑圆锥补偿算法,推导了等效旋转矢量的递推算法;在速度更新算法中考虑划船误差补偿算法,推导了划船误差补偿递推算法。大量的车载实验表明,所设计各部分的算法能协调一致工作,解决了RLG SINS高速姿态和速度更新与导航计算机速度间的矛盾,保证了系统在高动态条件下的导航算法精度,可充分发挥激光陀螺的优势,提高RLG SINS的导航精度。

激光陀螺捷联显式制导系统研究

对激光陀螺速率捷联系统作为制导系统的惯性测量设备进行了研究 ,对其数学平台的解算进行了数值仿真 ,并对制导方程采用显式形式进行了研究和数值仿真 ,对速率捷联显式制导系统的方法误差、工具误差、综合误差进行了分析和计算 。

旋转式激光陀螺捷联惯导系统抗干扰对准方法(英文)

为了满足捷联惯导系统初始对准的抗干扰性和高精度要求,针对旋转式激光陀螺捷联惯导系统,提出了一种抗干扰的初始对准方法。在旋转式激光陀螺捷联惯导系统进行多位置旋转的基础上,先采用抗干扰粗对准方法进行粗对准,再对转动过程中会产生的尺寸效应误差进行补偿,最后以速度为量测信息进行精对准。试验证明,对准时间为300 s时,采用该方法旋转式激光陀螺捷联惯导系统水平对准精度优于0.18′(RMS),航向对准精度优于1.5′(RMS)。该方法计算量小,算法简单,能实现旋转式激光陀螺捷联惯导系统抗干扰对准,且对准精度高,具有一定的工程应用价值。

速率偏频激光捷联惯导系统的误差标定

根据惯导平台转动的工作特性,采用卡尔曼滤波的方法,可实现对速率偏频系统误差参数的估计。在静基座条件下,该误差标定通过建立新系统误差方程和滤波方程的及标定过程的仿真两步实现系统的各误差项的标定。仿真表明,估计效果能满足误差标定要求。

多层局部回归神经网络在激光陀螺捷联惯导系统惯性敏感器误差补偿中的应用

惯导系统误差补偿技术对提高武器装备的性能具有重要的意义 ,而误差补偿的关键在于误差模型的辨识。探讨将多层局部回归神经网络引入到惯性敏感器误差建模中 ,详细介绍了网络结构和对应的自适应动态梯度算法。仿真算例说明 ,多层局部回归神经网络在惯性敏感器输出误差建模时具有一定的优点 :网络收敛速度快、较好的跟踪性能、稳定性好。

机抖激光陀螺捷联系统姿态算法优化设计

机械抖动激光陀螺捷联惯性导航系统中通常要对陀螺信号进行预滤波处理以消除抖动偏频,数据滤波后其幅值和相位的变化引入了附加的姿态算法误差。为了减小此误差,研究了抖动解调滤波器的特性以及数据滤波对系统姿态算法精度的影响,推导了与滤波器匹配的姿态算法优化公式。优化算法仅修正了传统算法系数,不增加算法实现难度。仿真和实验表明,优化算法能有效减小滤波器引入的附加姿态算法误差,明显改善算法精度,有很高的工程实用价值。

激光陀螺捷联惯导系统的圆锥运动误差激励方法研究

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响,针对陀螺的标度因数误差和非正交安装角误差,提出了一种以圆锥运动激发姿态误差来进行快速标定的方法。通过理论分析得出,在短时间内,由于标度因数误差和非正交安装角误差的存在,圆锥运动将激发出随时间线性增大的姿态解算误差。将解算得到的姿态误差与陀螺数据联立,可以反解得到标度因数误差和非正交安装角的值。通过仿真验证,安装角误差能达到1″以内,标度因数误差能达到5ppm以内。