无陀螺的GFSINS/GPS组合导航新方法研究

设计了一种可行的加速度计配置方式以构成无陀螺捷联惯导系统( GFSINS) ,并将GFSINS与GPS构成组合导航系统,提出了组合导航系统的实现方案和组合算法。实验仿真结果表明,与无陀螺捷联惯导系统相比,该组合导航系统的精度和容错性能显著提高。

六加速度计的GFSINS/GPS组合导航系统研究

无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的角速度解算误差与加速度计测量误差紧密相关,加速度计测量误差会导致整个惯导系统导航参数随时间快速发散。针对这一问题,在传统捷联惯导系统的基础上,基于某种六加速度计配置方式,推导了无陀螺捷联惯导系统误差方程,利用卡尔曼滤波器组成了GFSINS/GPS组合导航系统。经仿真验证,该组合导航系统可以有效抑制导航参数发散。

H_∞滤波在GFSINS/GPS组合导航系统中的应用

以六加速度计的配置方案为例,介绍了GFSINS的工作原理;对GFSINS/GPS组合导航系统选择滤波器问题进行了详细的理论分析,提出了基于H∞滤波器的组合方法;该方法将惯性器件的各种误差看作系统的不确定性误差,有效地解决了GFSINS/GPS采用间接法组合时,无法建立准确系统线性模型及得到准确噪声统计特性的问题。通过仿真验证了该方法的有效性。

无陀螺捷联惯导系统模型研究

无陀螺捷联惯导系统采用加速度计来解算载体相对惯性系的角速度,从而代替角速度陀螺仪。考虑重力影响,对两种不同配置方式的6加速度计捷联惯导系统建立了载体运动参数解算模型,在此基础上提出了一种12加速度计配置方式,从而利用多传感器的冗余信息对算法进行优化,消除了角速度解算过程中求解微分方程带来的累积误差,提高了角速度解算精度。

捷联惯导系统六加速度计配置方案研究

在简述无陀螺捷联惯导系统原理的基础上,针对某工程应用背景的特点,提出了一种六加速度计三棱柱安装方式,推导了它的其力学编排方程,并对提高载体角速度计算值精度的方法进行了分析。通过仿真分析验证了该方案的可行性。

基于BP神经网络的GFSINS角速度预测

针对无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)中传统角速度算法解算精度不高的问题,提出一种可避免复杂代数运算的反向传播(BP)神经网络算法来求解角速度.基于一种十加速度计构型方案,选择10个加速度计输出、采样周期和臂杆距离等12个已知量作为网络输入,以对数法得到的角速度值作为期望输出,针对5 000个样本在不同的隐含层层数、单层神经元个数以及学习步数等情况下进行网络训练,构建了一个含有30个隐含层神经元的3层BP网络模型.采用此模型对角速度进行实时预测,结果表明:网络具有很好的适应能力和实时性,角速度实时预测时间与对数法相当,且其预测精度比对数法提高大约3倍.

无陀螺捷联惯导系统的安装误差辨识方法

根据无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)的工作原理,推导了理想条件下和有加速度计安装误差条件下的角速度解算方程;推导了加速度计的安装位置误差所产生的加速度计的输出误差;在静基座条件下,通过旋转惯性测量单元坐标轴的方法改变其放置位置,建立了加速度计安装位置误差的辨识公式;数字仿真结果表明,所采用的加速度计安装误差的辨识方法有效,对辨识得到的安装误差进行补偿可以显著地提高角速度的解算精度.

无陀螺捷联惯性导航技术

无陀螺捷联惯性测量装置与传统捷联惯导系统的主要区别是角速度的获取方式不同,角速度的解算精度是无陀螺捷联惯性导航系统的核心问题,决定了系统的性能及实际应用的可行性。本文剖析了无陀螺捷联惯性测量装置的误差来源,建立了无陀螺捷联惯性导航系统角速度解算数学模型,并重点探讨了加速度计元件误差对角速度解算精度的影响。进行了无陀螺捷联惯性测量装置试验,结果表明,尽管计算误差较大,但无陀螺捷联惯性测量装置可以反映出运动平台的角运动规律,实际应用中对加速度计精度和计算机速度要求较高,另外应寻找更好的算法尽量补偿角速度解算误差。

无陀螺捷联惯导系统综述

结合国内外的文献资料,对无陀螺捷联惯导系统的研究进行了总结,重点讨论了无陀螺捷联惯导系统中的两个重要问题,即加速度配置方式和角速度解算方法,简要分析了无陀螺捷联惯导系统的误差和精度问题.最后对无陀螺捷联惯导系统的未来研究方向进行了展望.

提高无陀螺捷联惯导系统角速度解算精度的新方法

在无陀螺捷联惯导系统中,由于舍弃陀螺而使系统具有很多优点,但角速度需从加速度计输出的信号中解算出来,且它的解算误差随时间而发散。所以,抑制角速度解算误差的发散,提高其解算精度是该项技术研发的关键。提出了一种在九加速度方案下提高角速度解算精度的新方法,它是一种利用冗余信息得到残余误差方程,再进行数值迭代的方法。该方法比建立噪声状态估计、利用卡尔曼滤波来修正姿态的方法简单而有效。仿真结果表明,利用此方法能明显提高系统角速度解算精度。

卡尔曼滤波与H_∞滤波在GFSINS中的对比

针对加速度计随机噪声影响无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)角速度解算精度的问题,提出了一种滤波设计方案.基于十加速度计构型方式,利用加速度计输出构成的角加速度项作为状态方程,而对数法解算的角速度作为观测量,构建了卡尔曼和H∞滤波器.在改变加速度计随机噪声、状态初始估值和噪声颜色的情况下,仿真分析和对比了卡尔曼滤波和H∞滤波的效果.结果表明,H∞滤波不受加速度计随机噪声统计特性大小、噪声颜色的影响,比卡尔曼滤波有更强的鲁棒性和稳定性;H∞滤波后,角速度精度比对数法提高了2个数量级.

对无陀螺捷联惯性制导系统中的数值积分方法的讨论

介绍了无陀螺捷联惯性制导系统的原理和技术 ,并针对无陀螺捷联惯性制导系统中的数值积分问题进行分析和仿真 ,对各种积分方法进行了分析和比较 。

捷联惯导系统中补偿安装误差的优化算法研究

在无陀螺捷联惯导系统中,以高自旋弹丸运动姿态测试为研究背景,针对以往解算载体角速度精度不高,导航误差随时间积累较快的问题,提出一种新的十二加速度计配置方案。并在此方案下采用了一种提高角速度解算精度的优化算法,该方法运用阻尼高斯牛顿迭代法对加速度计的安装误差进行补偿修正。进行相应的仿真试验,并与理论值进行误差分析,证实了该方案的可行性和算法的有效性。

二阶滑模控制算法在滑翔增程弹中的应用研究

滑翔增程是目前采用的较为有效的一种弹箭增程技术,对滑翔增程弹进行控制,就要使弹丸在飞行过程中,能够尽可能地跟踪方案弹道。利用无陀螺捷联惯性测量装置,实时解算弹丸滑翔飞行过程中的实际飞行姿态和弹道参数,与方案弹道中的理想飞行参数进行比较,其偏差信号构成控制指令。将增程弹的弹道分为升弧段和降弧段:升弧段为无控飞行;降弧段采用二阶滑模控制算法设计控制器。通过鸭式舵控制弹丸飞行实现增程,获得了较高的指令跟踪性能,对滑翔增程弹的设计具有一定的参考价值。

基于DSP的旋转弹用微小型导航系统设计

在无陀螺捷联惯导系统中,针对旋转弹体积小、功耗大、采样频率高、姿态变化快、解算周期短等问题。为满足旋转弹对其导航计算机的严格要求,提出了一种基于DSP的旋转弹用微小型导航系统设计,首先叙述了系统的总体方案设计,接着重点介绍了系统各模块的软硬件设计。本设计在硬件上节省了系统的体积和功耗,软件设计上节省了解算周期。

基于加速度计的无陀螺捷联惯性制导系统设计

针对舰炮武器系统射击精度低的问题,研究了适宜在炮弹中应用的基于微加速度计的无陀螺捷联惯性制导系统.采用三种方法对载体的角速度进行解算并分析了各种方法的利弊,提供了载体运动参数解算模型,通过仿真计算验证无陀螺方案的可行性,为惯性制导炮弹的发展提供了参考.

无陀螺捷联惯导系统中圆锥误差的抑制

分析圆锥误差在无陀螺捷联惯导系统中的特性和表现形式,针对系统应用等效旋转矢量方法不能直接提供角增量的特点,设计和优化了角增量的获取方法,利用混沌粒子群算法优化了四子样等效旋转矢量方法中等效旋转矢量计算公式系数,并通过典型圆锥误差仿真实验验证了其能更好地消除圆锥误差的影响,提高系统导航精度.

捷联惯导系统十二加速度计配置方案研究

简述无陀螺捷联惯导系统原理的基础上,针对某工程应用背景特点,提出了一种十二加速度计的安装方式,推导了其力学编排,对优化加速度计配置、提高算法精度有一定的现实意义。

一种无陀螺捷联惯导的九加速度计测姿方法

通过对无陀螺捷联惯导系统的姿态测量原理进行分析,为了从工程安装角度提出一种简易的实现无陀螺捷联惯导的九加速度计安装方式,首先对该九加速度计配置方案的简易性和合理性进行了理论分析。基于捷联惯导原理对这种九加速度计安装方式的计算原理进行了数学推导,详细论述并计算了该无陀螺捷联惯导的实现算法,从而最终得出了该九加速度计配置方式可行的结论。与此同时对该九加速度计无陀螺惯导系统建立了角加速度和线加速度的数学模型,在假设没有随机白噪声和常值误差等测量误差的前提下对其进行了MATLAB仿真,给出了该系统的角速度和角速度误差值从而再次佐证了这种九加速度计的配置方式简易可行。

Atomic spin gyroscope based on 129Xe-Cs comagnetometer

Atomic spin gyroscope (ASG) based on comagnetometer is a high sensitive and compact gyroscope for future inertial navigation applications. The start-up time was several hours of the demonstrated ASGs based on 3He-K or21 Ne-Rb-K comagnetometer, and only a few inertial navigation applications allow such a long time for preparation. We report the demonstration of an ASG based on 129Xe-Cs comagnetometer, which decreases the start-up time to 10 minutes and decreases the operation temperature by 40% as well. By operating this ASG in spin exchange relaxation free regime, a sensitivity of 7×10 -5 °/(s Hz1/2) was achieved.