基于姿态解算的z向激光陀螺零偏估计方法

在基于激光陀螺(RLG)的单轴旋转惯性导航系统中,由于惯性测量单元(IMU)绕z轴旋转,使得水平方向的惯性元件的误差量能在很大程度上自动对消,因此系统的导航精度主要由z向陀螺的零偏估计精度决定。提出了一种基于姿态解算的z向陀螺零偏的估计方法,并进行了理论分析与实验论证。实验结果表明,能有效地估计出单轴旋转惯性导航系统的z轴零偏值,使系统达到较高的导航精度。

一种MEMS陀螺仪零偏建模与估计方法

针对MEMS陀螺仪零偏随时间变化的问题,提出了一种MEMS陀螺仪的零偏建模与估计方法。通过分析静态条件下陀螺仪零偏变化的影响因素,建立了陀螺仪零偏和温度之间的差分方程模型。采用系统辨识的方法,给出了系统模型的参数辨识流程。基于最小二乘法,实现了模型参数的辨识。设计了测试验证试验,基于陀螺仪的零偏样本特性建立了三阶差分方程,并进行了参数辨识和模型验证,结果表明该模型可以有效地估计陀螺仪的零偏。

一种用于旋转捷联惯导系统误差分离与补偿的改进环境函数法(英文)

旋转捷联惯导系统可以有效调制惯性器件常值误差,使系统定位精度得到提高。但系统因内部的旋转运动使得惯性器件的输出需要转化,从而增加了器件综合误差解算的复杂性。文中分析了旋转惯导系统的特性,建立了一种新的惯性器件工具误差模型,对捷联惯导系统下的环境函数误差辨识方法提出了改进方案,对惯性器件工具误差进行辨识分离。同时,针对环境函数矩阵求解时样本少、解算精度不高的问题,提出了利用加权最小二乘法对多样本值进行权重匹配分析的方法,提高了器件误差的辨识精度。实验结果表明,零偏估计及分段分离补偿的方法能较好地补偿惯性器件特性误差,有效提高系统的定位精度。

FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间的鉴定方法

研究了FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间产生的原因及其鉴定方法。在该鉴定方法中,通过考察FOG SINS/GPS组合导航系统不同步时间与纵向加计零偏的卡尔曼滤波稳态估计值之间的定量关系,给出一个经验公式。使用某型光纤陀螺捷联惯导系统采集的静态导航数据和模拟的飞行动态轨迹进行了半物理仿真,仿真结果表明,当不同步时间小于0.5s时,该鉴定方法的估计精度优于80 ms。

基于MEMS的测姿定向方法研究

针对MEMS惯性器件精度较低,MEMS惯导系统无法满足平台姿态精度要求的问题,本文提出了一种基于MEMS器件的测姿、定向方法。当载体近匀速运动时,利用加速度计和磁力计信息,采用垂直陀螺原理得到高精度的姿态信息,通过卡尔曼滤波估计出陀螺漂移,载体非近匀速运动时采用惯性姿态递推更新算法,补偿修正力矩和陀螺漂移误差,提高了载体的测姿定向精度。实验测试结果表明,采用本文的测姿定向方法后MEMS系统的姿态精度达到了0.6°,精度明显高于传统方法的精度,能够满足大多数中高精度平台的要求。

基于视觉的惯性导航误差在线修正

陀螺零偏和加速度计零偏是影响惯性测量单元(IMU)积分精度的重要因素。提供一组精确的实时的零偏估计可以提高IMU的积分精度,为视觉导航提供良好的位姿预测,提高整个系统的动态性能。通过合理地建立IMU的噪声模型以及IMU和视觉的组合方程,利用一种基于李群和李代数知识的IMU预积分方法将零偏进行合理的线性化,运用Kalman滤波进行IMU零偏的在线估计。实验结果表明,通过本文的修正方法,惯性导航的平均积累误差由0.034m/s提高到0.0037m/s,精度明显提高。

基于迭代平滑的GNSS/INS/轮速组合定位后处理算法

近年来智能驾驶发展迅速,高精度地图的重要性受到越来越多的重视与关注。在城市街道、高架桥等非开阔场景下,全球卫星导航系统(GNSS)信号会出现濒繁丢失的情况,仅依靠传统的GNSS/INS松耦合组合定位精度无法满足高精度地图要求,因此需要通过离线后处理来提高精度,为此本文提出基于迭代平滑的GNSS/INS/轮速组合定位后处理算法。通过推导双向平滑算法,对GNSS/INS/轮速组合导航参数进行后处理。针对惯性测量单元零偏估计收敛慢,导致滤波解算精度较差的问题,采用迭代平滑策略离线补偿零偏。通过在实车试验中屏蔽GNSS信号模拟其丢失情况,验证了所提出算法的有效性。

一种车载激光捷联惯组免拆卸标定方法

陀螺和加速度计常值零偏随时间变化,惯组误差增大,不满足部队使用要求。传统方法是将激光捷联惯组从载车上拆卸下来放在高精度三轴转台上重新标定,过程繁琐费时、成本高,不利于部队的使用和快速反应。设计了一种激光捷联惯组免拆卸标定方法,在载车进行四位置转位,每个位置静止10min的条件下对陀螺和加速度计零偏误差进行了全局可观测性分析,证明了陀螺常值零偏和水平加速度计常值零偏是可观测的。利用Kalman滤波器估计了三只陀螺和水平加速度计常值零偏。对标定补偿前后激光捷联惯组的全方位对准精度和1h导航精度进行了比较。结果表明:基于载车四位置转位免拆卸标定方法对陀螺和加速度计常值零偏估计是有效的。