一种无依托瞄准的角度解算方法

在惯组瞄准过程中,惯组测量单元和光管准直偏差角测量单元是在不同的测量坐标系下完成的,直接进行瞄准角度的合成会带来较大的耦合误差。针对此问题给出了一种惯组瞄准角度的解算方法,通过矩阵方式求得坐标系之间的变换关系,得到输出基准在地理坐标系中的姿态角度,并通过瞄准解算,获得目标棱镜的方位角度。

无依托瞄准技术在运载火箭基准确立上应用的研究

针对大型运载火箭无人值守瞄准的需求,提出一种基于激光捷联惯组与瞄准仪相结合的无依托瞄准方法,通过激光惯组自主寻北获得北向基准,再测量出箭上惯性单元棱镜法线与返回光束的准直偏差角,将数据进行合成、解算,最终获得箭上惯组棱镜的初始方位。无依托瞄准技术具有组成简单、自动化程度高、操作流程简化、精度指标可靠的特点,可以提供不大于2’的瞄准综合误差,技术成果满足中国航天发射任务的应用需求,可供未来大型运载火箭瞄准方式参考。

激光陀螺惯组系统级标定方法

针对激光陀螺惯性测量组件在传统的分立式标定中受橡胶减震器影响的问题,从系统的角度对激光陀螺惯性测量组件的标度因数误差、安装误差传播规律进行分析。通过分别绕三只陀螺敏感轴转动激发激光陀螺的标度因数误差、安装误差,通过三只加速度计敏感轴分别指天激发加速度计的标度因数误差、安装误差和零位,从而完成激光陀螺惯性测量组件的系统级标定。在未进行温控及温补的情况下,陀螺仪标度因数误差重复性在3.5×10^(-6)以内,安装误差重复性在3″以内,加速度计标度因数误差和零位在其性能指标内,安装误差在4.5″以内。试验结果表明,该方法满足高精度、长期稳定性好的惯导系统工程应用要求。

激光捷联惯组的双轴位置转台标定仿真

研究了利用双轴位置转台标定时,水平基准误差和北向基准误差对激光捷联惯组(LSIMU)标定精度的影响。首先建立了LSIMU标定模型和生成惯性器件信息的仿真算法,接着设计了LSIMU标定方案和数据处理方法,最后对LSIMU标定进行仿真和分析。仿真结果表明:水平基准误差为0.4′时,加速度计标定误差将达到116×10-6;当北向基准误差大于5o时,oo标定误差将oo0.0001。

激光陀螺动态特性研究(二)

针对激光陀螺动态特性中的相频特性,分析了相位延迟对导弹控制系统实时性和机动性的影响,并指出隔振器不会引入相位延迟,而有限冲击响应(FIR)滤波是造成激光陀螺相位延迟的主要因素.基于角振动台和惯性测量装置(IMU)台体,设计了4个试验状态,采用正弦激励法对激光陀螺的相频特性进行了实际测试.测试结果表明,隔振器的延迟时间最大不超过0.051ms,延迟时间主要来自FIR滤波,符合理论分析结果.

基于捷联惯性导航系统姿态实时性的研究

针对激光陀螺捷联惯性导航系统信号采集、姿态解算、数据输出实时性问题,分析三轴激光陀螺仪和三轴加速度计传感器惯性组件IMU、里程计、高度计、GPS/北斗等数据输入和输出。数据交换一般采用RS-232串行接口、CAN总线接口,难以满足传感器高速实时采样。因此,提出一种采用FPGA双口RAM+双DSP高速数据存取方式,按照时钟同步周期分别实时输出导航数据,可有效解决数据发送、处理、传输到各设备之间的瓶颈问题,最高输出频姿态率可达100 kHz^2000 kHz,实现捷联导航系统姿态状态快速反应能力。实验和仿真表明,该方法可以大大提高系统的周期解算能力,提高载体的机动性能。

一种IMU数据采集软件的设计与实现

激光捷联惯组的寻北及导航精度是武器装备的重要指标之一,它决定着打击瞄准目标的准确度和精度。而提高对激光捷联惯组惯性测量单元(Inertial Measure Unit,IMU)原始信号的采样准确性,确保激光捷联惯组寻北、导航解算所使用的IMU输入数据的可靠性和精度,是保证激光捷联惯组的寻北及导航精度的基础。设计的IMU数据采样软件采用定时中断采集IMU的原始数据,通过FIR滤波后进行寻北及导航解算。经应用验证:激光捷联惯组IMU数据采集处理方法可靠,采集标称精度0.003°/h的激光陀螺、偏值不超过5mg的石英挠性加速度计,可以保证IMU器件的原始精度,满足激光捷联惯组寻北和导航精度要求。

基于QUEST算法的激光惯组初始定姿研究

QUEST算法是一种基于多矢量观测的最优化定姿算法。首先针对QUEST算法进行了数值仿真,验证了算法的正确性,然后针对某型激光惯组,应用QUEST算法,设计了详细的初始定姿算法流程,最后进行了激光惯组静态初始定姿实验和连续旋转初始定姿实验。实验结果表明,所设计的初始定姿算法,在激光惯组静止和连续转动情况下,姿态角均较快收敛,且具有一定的姿态跟踪性能,初始定姿结束后均得到较高姿态角精度。进一步分析,本算法也能较好适应其它类型的大角运动干扰情形下的激光惯组初始定姿。

自适应FLP滤波在激光陀螺IMU标定中的应用

激光陀螺的高频机抖使得激光陀螺惯性测量单元(IMU)的测量数据包含较大的随机噪声。传统标定方法通过延长测量时间消除对随机噪声的影响,降低了标定效率。提出了应用自适应前向线性预测(FLP)滤波对激光陀螺IMU的标定数据进行降噪,在较小标定数据量情况下提高系统的标定精度。首先通过四方位正反速率标定试验获得原始标定数据;然后通过自适应FLP滤波器对标定数据进行噪声抑制;最后利用降噪后的数据计算标定参数。试验结果表明,该方法能够有效抑制标定数据中的随机噪声,提高信号的信噪比(SNR),从而在标定数据量较小的情况下得到较高精度的标定参数,提升系统的导航精度。

捷联惯测组合快速标定方法

结合现行捷联惯测组合标定时间长、操作复杂的实际,针对目前几种捷联惯测组合快速标定方法中存在的问题,提出了一种"12位置+速率"标定的快速标定方法。在粗调平免对北的条件下,将速率标定与位置标定结合进行,大大缩短了标定时间。进行了更为合理的位置编排,使得标定结果精度更接近精确调平对北条件下的标定结果。进行了误差系数分离的推导,并给出了标定流程。采用该方法使得快速标定的精度得到了进一步改善。

飞行控制用激光陀螺的一种滤波方法

采用传统的FIR低通滤波器对激光陀螺输出信号滤波后会产生较大的时间延迟,使得滤波后信号难以满足姿态控制系统的要求。为了保证响应时间与导航精度均满足需求,本文研究了低阶FIR低通滤波器与自适应IIR陷波器相结合的滤波方法。理论仿真和试验结果表明,该方法可以有效的消除激光陀螺抖动偏频信号,同时能够显著缩短时间延迟,具有工程实用价值。

一种基于双轴位置转台的现场标定方法

针对激光陀螺捷联惯性测量单元(LSIMU)的系数会随时间变化的问题,基于双轴位置转台提出一种激光陀螺的现场标定新方法。该方法在3个位置对激光陀螺进行标定,根据其标定模型建立9个方程,通过正反旋转消除地球自转角速度在非转动轴上的影响,以及常值漂移在各个输出轴上的影响,最后求解出激光陀螺的标度因数和安装误差。实验结果表明,该方法可在缺乏高精度速率转台的条件下完成激光陀螺的标定,其精度与传统实验方法精度相当,缩短了标定时间。

一种基于激光捷联惯组的定瞄一体化系统设计

针对武器系统任意点随机发射和"停下即打"目标的需求,提出了一种基于激光捷联惯组的定瞄一体化系统设计方案。系统由以激光捷联惯组为核心的车载定位导航单元和以光管为核心的光学传递单元组成。由里程计、高程计、电子地图及卫星系统辅助激光捷联惯组实现较高精度的定位导航功能。通过与车载定位导航单元刚性固联的光学传递单元,采用光学传递方式实现与外部设备的瞄准,瞄准结果通过车载定位导航单元完成。系统首次将定位瞄准实现一体化集成,在不损失水平瞄准精度的情况下,降低了对瞄准环境的要求,达到预期效果。

机抖激光陀螺IMU信号低时延滤波技术研究

在小型无人直升机领域,激光陀螺捷联惯导不仅用于导航,而且用于飞行姿态控制,对激光陀螺捷联惯导的导航精度和实时性都有较高要求。而传统的高阶有限脉冲响应(FIR)低通滤波器对激光陀螺惯性测量单元(IMU)输出信号滤波后会产生较大的时间延迟,使得滤波后信号难以满足系统姿态控制的要求。为了兼顾测量精度和响应时间,研究了一种最小均方(LMS)自适应陷波器与低阶FIR低通滤波器相结合的滤波方法,并在其中引入了无限脉冲响应(IIR)窄带滤波器,解决了抖频参考信号的获取问题。理论分析和试验结果表明:该方法不仅能有效消除抖动偏频信号和外界高频噪声的影响,而且可以显著缩短延迟时间至2 ms,具有很高的工程实用价值。