捷联惯导系统的误差角关系与推导

通过平台误差角与姿态误差角物理定义不同,以相关公式推导出二者的转换关系矩阵。直接用平台误差角近似代替载体的姿态误差角会带来很大数学偏差。而在用到姿态误差角时,只要把平台误差角通过相应公式进行预处理便可轻易消除该不必要误差,使得误差状态估算更加精确。

车载LiDAR扫描系统安置误差角检校

车载激光雷达系统是集激光扫描仪(LS)、全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)等于一体的多传感器集成系统。激光雷达系统多传感器的时空对准是实现数据融合及高精度三维测量的保障,其中扫描系统安置误差角是影响激光测量点定位精度的主要因素之一。首先分析了车载激光雷达系统中的相关坐标系及坐标系之间的空间转换关系,提出了一种以带有竖直边沿的竖直墙面作为检校场,对LiDAR扫描系统与惯性导航系统之间的安置误差角进行检校的方法。通过构建的车载LiDAR系统安置误差角的检校对所提出的检校方法进行了实验验证。

基于欧拉平台误差角的SINS非线性误差模型研究

捷联惯导系统(SINS)误差模型是研究SINS误差传播特性和进行多导航系统间信息融合的基础。文章利用欧拉平台误差角表示理论导航坐标系与计算导航坐标系之间的失准角,推导了SINS非线性误差模型,在大方位失准角误差和小失准角误差条件下做了简化研究。提出了基于外界阻尼信息的阻尼SINS算法及其误差模型,有利于减小计算量和降低误差分析的复杂性。最后,对大欧拉平台误差角下SINS误差模型进行了准确性检验,仿真结果表明误差模型能完美地反映SINS误差特性。

发射惯性坐标系下误差角与数学平台失准角的推导与仿真

基于状态空间法的捷联惯性/天文组合导航系统(SINS/CNS)需要数学平台失准角作为观测值参与滤波估计,工程实际只能得到SINS、CNS二者的姿态误差角。以弹道导弹为背景,在发射惯性坐标系下分别推导了四元数和欧拉角形式的姿态误差角与数学平台失准角之间的相互转换矩阵。建立了弹道导弹SINS/CNS数学模型,并采用EKF和UKF算法验证了该转换矩阵。仿真结果表明误差转换矩阵的正确性。

考虑杆臂及安装误差角的快速传递对准

介绍了杆臂效应及安装误差角在仿真中的添加方法,验证了杆臂补偿方法的可行性。机载武器传递对准时,杆臂效应影响机载武器子惯导的对准精度,通过主惯导杆臂速度补偿和对子惯导杆臂加速度补偿建立量测方程,并详细说明子惯导安装误差角的添加方法,最后采用卡尔曼滤波对子惯导进行传递对准。在安装误差角设为10′时,杆臂补偿后得到的姿态误差角估计结果:右盘旋分别为9.84′、10.33′、10.06′;S型机动分别为10.31′、10.08′、10.03′,满足精度要求。仿真结果表明,系统对杆臂效应的补偿效果较好,补偿方法可行,能在十几秒内完成对准。

水下运载器导航系统航向误差角补偿研究

针对水下运载器导航系统中电子罗盘安装误差角及不同地域磁偏角的不确定性,提出了利用船位推算位置误差对航向误差角进行补偿的方法.运载器从起始位置潜行一段航程后,到达已知位置点,由船位推算位置与实际位置的误差即可计算出航向误差角,同时消除累计位置误差,提高导航精度.通过湖态试验验证了该方法的有效性.在起始点和已知位置点距离为1.4 km左右时,对航向误差角进行了补偿,继续潜行410 m后误差仅为5 m左右,实现了高精度导航的要求.

静电悬浮加速度计轴间耦合误差角的在线测量

静电悬浮加速度计轴间耦合误差角与悬浮质量块的平行度误差有关,而常规方法很难测量其大小和方向,故本文提出了一种变预载轴间耦合误差角在线测量方法。通过分析悬浮质量块平行度误差、耦合误差角、姿态角与静电力耦合的关系,推导了变预载法进行在线耦合误差角精确测量的原理和公式。设计了静电悬浮加速度计原理样机,并利用该样机对提出的测量方法进行了实验验证。实验测得X向对Y/Z向耦合误差角分别为-5.10×10-4 rad和2.36×10-5rad,与理论分析相符。该方法同样适用于Y向对X/Z及Z向对X/Y的耦合误差角的在线测量。上述结果表明该方法可以有效、精确地完成静电悬浮加速度计不同轴之间耦合误差角的在线测量。

惯导平台陀螺安装误差角辨识的制约因素分析及对策

在惯导平台多位置静态测漂方案下 ,对陀螺安装误差角的辨识结果往往很不理想。本文通过分析陀螺误差角影响惯导平台漂移的机理 ,发现平台壳体的角速率是制约误差角辨识精度的主要因素。由此 ,在测漂过程中有针对性地引入了转台相对地面的角 ,速率。仿真结果显示 。

基于坐标变换的视频跟踪误差角的计算方法

推导的算法主要用于两轴转台的视频跟踪。一般情况下,在进行视频跟踪时,常用目标相对视场中心的夹角来直接修正转台的方位角和俯仰角,这种粗略的计算方法仅当俯仰角在零值附近时有很好的近似度,俯仰角越大误差越大。文章基于坐标变换理论建立数学模型,分析推导所得的计算方法适用性强(各个象限均可计算)、精度高、输入输出明确。

相控阵雷达导引头便携测试方法及误差角波动机理分析

相控阵雷达导引头组成复杂、测试指标多、数据量大,通常需要在符合远场条件的微波暗室内测试;介绍了一种相控阵雷达导引头便携测试方法及测试系统的组成,分析了便携测试机理、便携屏蔽装置设计原理,解释了该便携测试系统中相控阵雷达导引头角跟踪参数测试时偶尔引起的误差角波动现象;该测试方法简便、快捷、实用、成本低,较好地解决了外场或环境试验中产品测试的需求;文章所述相控阵雷达导引头便携测试方法和相关分析结论有较高的实用价值。

用梯度误差角修正模糊控制量

通过对系统相平面轨迹分析 ,定义了能表征系统偏差及偏差变化趋势的梯度误差角 ,提出利用梯度误差角性质修正模糊控制量 ,可以提高系统的动态变参数适应能力 ,增强模糊控制的鲁棒性 .初步仿真结果证实了该方法在一定范围内的有效性 .

单星方案确定平台误差角研究

为了利用单星敏感器的测量数据确定导弹平台的三轴误差角,建立了平台在垂直星敏感器主轴的两个方向上的误差角近似模型,分析了方法误差的大小;并根据先验信息确定平台绕星敏感器主轴的误差角,同时对另两个轴的误差角进行修正。该方法能够较好地确定平台的三轴误差角,当先验信息不精确时,计算的平台绕星敏感器主轴方向的误差角不准确。

基于椭球假设的加速度计非正交误差角测试

针对现有三轴加速度计非正交误差角测试方法成本高、现场测试能力不足以及对加速度计测试位置精度要求高的问题,提出一种基于椭球假设的现场无依托测试方法。在只考虑三轴加速度计非正交误差角因素下,建立了三轴加速度计误差模型。实验结果表明:采用椭球假设现场测试方法可以不依赖外部辅助设备,通过绘制椭球的圆球程度可以直观观察到非正交误差角对加速度计的影响,同时可以对加速度计非正交误差角进行补偿。

安装误差角引起的加速度计旋转误差建模

在导航过程中惯性平台绕方位轴旋转能够有效地调制陀螺的常值漂移,但加速度计安装坐标系和陀螺安装坐标系的不重合会导致加速度计零偏也被调制为一个变化量,因此需要建立其旋转误差模型进行补偿。针对平台惯导台体绕方位轴旋转时加速度计误差补偿的实际需要,建立加速度计由初始安装误差角引起的旋转误差模型。模型主要针对旋转过程中由初始安装误差角导致的加速度计和水平面之间的不重合度,模型包括角度叠加模型和单位矢量旋转模型。通过对两种模型仿真分析,表明角度叠加模型计算量小,并且能够满足实际误差补偿需要。

基于d轴电流误差的永磁同步电机旋变误差角识别方法

由于位置传感器在安装到转子轴时带来的误差,使得参考坐标系转换的转子位置角和实际转子位置角不同,导致矢量控制的性能会由于d,q轴的耦合而下降。为了得到精确的转子位置角(位置传感器测得角度加上旋变误差角),需要得到精确的旋变误差角。首先给出了永磁同步电机的数学模型,然后在此基础上,提出一种基于d轴电流误差的永磁同步电机旋变误差角识别方法。该方法是通过保持id电流误差积分值为零,从而调节识别角至准确的旋变误差角。最后,对所提方法进行了仿真和试验验证,结果表明了所提方法的可行性和有效性。

旋变二次谐波测角误差自校正

旋变幅值误差和正交误差在角速度频谱上表现为旋变转频的二次谐波,是旋变测角误差的主要来源,影响伺服系统角速度控制精度和稳定度。本文提出了一种基于特征频率参考的二次谐波误差自校正方法。首先,分析旋变测角误差产生的机理,获知其幅值误差和正交误差的互不相关性,并证明对旋变输出信号进行幅值调整和相位差调整可实现二次谐波误差校正。然后,在旋变和旋变数字信号转换器(Resolver-to-Digital Converter,RDC)之间设计基于比例放大的幅值校正器和基于交叉调节的相角校正器。最后,根据误差信号在线性控制系统中特征频率不变的特性,对伺服系统进行匀速控制,以角速度频谱中二次谐波频率的幅值为参考基准,分别调整幅值校正器和相角校正器,校正二次谐波误差。实验结果表明:本方法可将旋变二次谐波测角误差幅值降低78.5%,伺服系统速率波动量降低40.5%。本方法实现了旋变二次谐波测角误差的自校正,大幅提升了旋变的测角精度和伺服系统的转速控制稳定度。

直线加速器控制网测量跟踪仪测角误差标定

根据关键设备在直线加速器隧道内的布局,控制网布设在隧道地面和墙面。跟踪仪是直线加速器控制网测量的主要仪器,跟踪仪的测角误差是影响设备精度的关键因素。根据隧道墙面和地面网点的布局以及跟踪仪测量方案,对跟踪仪所有测量状态下的水平角和垂直角进行分解;然后通过高精度三坐标测量仪和跟踪仪联动测试,对分解后的角度进行高精度求解,解算值用于修正跟踪仪的实测角度。结果表明,不管是哪种测量状态,跟踪仪实测角度值均大于解算值;地面网点垂直角和水平角的偏差与跟踪仪的标称精度基本相当;墙面点水平角超过15°时,测角误差随着角度的增加而增大,在隧道控制网测量时需要对墙面点水平角进行修正。

测角误差的自适应分段多项式补偿方法研究

针对圆光栅制造工艺和安装误差引起的圆光栅测角误差标定问题,提出了一种基于最小二乘法的自适应分段多项式拟合方法。通过设计区间自适应增长策略,在限制各拟合点最大拟合误差的条件下,将整个拟合区间分段,针对不同拟合区间采取不同阶数多项式进行拟合。通过实验采集了某转台圆光栅的测角误差,用提出的拟合方法进行了实验验证。结果表明该拟合方法具有更高的拟合精度,拟合过程简单,易于软硬件实现。

跟踪卫星过程中的角误差分析

船载伺服系统采用二阶控制系统跟踪卫星。其中,伺服系统的跟踪角误差会受到目标运动角加速度和船摇的影响。若目标运动角加速度过高,将导致跟踪精度降低,甚至丢失跟踪目标。当目标运动角加速度与船摇对跟踪的扰动叠加时,船摇会影响跟踪精度。本文在进行角误差分析过程中,综合考虑角加速度和船摇对目标跟踪精度的影响,将角隔离残差与甲板角度变化幅值之比作为船摇影响因子,构建了角跟踪误差函数。使用模拟器准确测试设备的船摇隔离度和加速度误差系数,并基于实际跟踪卫星弧段,对角误差进行分析验证。结果表明,目标运动角加速度与船摇对跟踪的扰动异步叠加时,船摇会提高跟踪精度,即减小跟踪角误差。