无陀螺捷联惯导系统角速度解算新方法

针对无陀螺捷联惯导系统解算载体角速度精度不高的系统瓶颈,提出了两种新的角速度解算方法.基于一种九加速度计配置方案,利用比力方程解算得到的角加速度项、角速度平方项和乘积项,构造了两种角速度的辅助算法.此法避免了由于积分导致误差积累的同时,也避免符号判断、数据开方的过程.仿真结果不仅表明了两种辅助算法的可行性,而且在解算精度方面也优于积分法和开方法.     

扩展Kalman滤波算法在GFSINS角速度解算中的应用

为提高无陀螺捷联惯性导航系统（GFSINS）九加速度计配置的角速度解算精度,文中提出使用扩展卡尔曼滤波算法。该方法更精确地估算出角速度的误差,并对角速度进行线性补偿。通过仿真分析表明,该方法可以有效地提高角速度解算精度。     

无陀螺惯性测量系统角速度估计算法

针对无陀螺惯性测量系统中角速度解算的难题,文中在分析目前常用角速度解算方案优缺点的基础上,根据Kalman状态估计理论,建立了新的不局限于某种加速度计配置方式的系统状态方程和观测方程模型,推导出了带控制项和系统干扰噪声的限定记忆Kalman状态估计公式,通过一种九加速度计配置方式,对该估计算法进行了仿真验证,仿真结果表明该算法能有效地提高角速度解算的精度,避免了其他角速度解算方案误差发散和小角度符号判断难题.     

无陀螺SINS加速度计配置与角速度解算方法研究

文中提出了一种新的由九个加速度计组成的无陀螺捷联惯性导航系统(GFSINS)的配置方案,给出了该加速度计配置的角速度解算方法,通过仿真分析了该配置方案的角速度误差累积.     

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。     

基于无陀螺惯性测量装置考虑全加速度计安装误差时弾丸姿态优化算法研究

研究了存在安装误差时基于加速度计比力信号解算高自旋弹丸角速度和姿态角的方法。设计了一种十二加速度计配置方案,建立了存在安装误差时的角速度解算数学模型,采用非线性最小二乘法的阻尼高斯牛顿法研究了算法精度。结果表明该方法能有效抑制安装误差,精度高,具有工程应用价值。     

基于公式近似的末敏弹扫描角计算方法

利用三维角速度陀螺能够测量末敏弹在稳态扫描阶段的扫描角速度和扫描角大小。但是由于末敏弹在稳态扫描阶段的转速较大,用于测量的三维角速度陀螺的量程也较大,在通过积分方法来解算扫描角的时候会产生较大的误差。因此提出,结合末敏弹在稳态扫描阶段进动角速度很大而章动角变化很小的特点,将三轴陀螺的数据,不通过积分,而是直接计算的方法来得到末敏弹的扫描角。误差分析表明:直接计算法比传统的积分法在解算精度上有优势。之后的转台模拟实验和仿真投弹实验,也证明了本方法解算精度要优于传统的积分计算方法。     

基于非线性最小二乘法的姿态优化算法

在无陀螺捷联惯导系统中,在一种适合高自旋弹丸运动姿态测试的十二加速度计配置方案下,针对由十二加速度计的输出直接解算出角速度的方法中没考虑加速度计的安装误差问题,提出一种提高角速度解算精度的优化算法。该方法基于非线性最小二乘法从姿态角的一组初值出发开始在每一点处进行线性替代的迭代计算,搜索出满足极值点必要条件的最优角速度,从而实现对姿态角的优化解算。实验证明:该方法能有效抑制安装误差,精度高,是可行的。     

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。     

无陀螺捷联惯导系统加速度计安装方法的研究

无陀螺捷联惯导系统采用加速度计输出的比力来解算载体的角速度,从而代替角速度陀螺仪。本文提出了加速度的三种安装方法,对每种安装方案给出了载体角速度计算值的解算方法,并分析的了它们的精度。     

基于地磁与卫星组合的高旋弹丸滚转角高频测量及系统误差计算研究

为了研究地磁与卫星组合测量的系统误差并提高其测量频率,利用高旋弹丸的飞行特性,建立了基于小攻角及单轴旋转假设的弹丸滚转角及其角速率的高频测量方法,并推导了其滚转角及其角速率计算的系统误差方程。通过建立以俯仰角为变量的仿真模型,完成了组合测量系统在全域范围内实时变化的系统误差计算。经6自由度(DOF)外弹道仿真验证,在排除弹轴与地磁矢量的较小夹角区域后,其整体滚转角误差小于±5°,角速率误差小于±5°/s. 在中小射角发射条件下,地磁与卫星组合的滚转角计算方法能够满足高旋弹丸的高频高精度的滚转角测量。     

基于地磁辅助的弹载两轴陀螺传感器校正方法研究

为解决弹载环境下两轴陀螺传感器难以实现三轴校正的问题,提出基于地磁辅助的两轴陀螺 传感器校正方法。建立两轴陀螺传感器测量误差模型,由单轴地磁信号解算得到弹丸x轴 角速率,解决了因陀螺传感器量程限制而无法测量低旋弹丸x轴滚转角速率的问题;研究线性最小二乘模型和卡尔曼滤波模型校正两轴陀螺传感器相关参数的方法,数值仿真分析弹丸x轴角速率解算误差和陀螺传感器测量噪声对校正结果的影响;半实物仿真模拟两轴陀螺传感器在工程中的应用,研究基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法校正效果。数值仿真结果表明：当弹丸x轴 角速率解算误差在0.261 8 rad/s以内且当陀螺传感器测量噪声在0.001 6 rad/s以内时,经过校正后,弹丸y轴和z轴角速率校正误差在0.01 rad/s以内。半实物仿真结果表明：当弹丸x轴角速率解算误差在0.8 rad/s以内时,两种校正模型均能将陀螺传感器的测量误差从－0.30~－0.05 rad/s范 围减小到－0.02~0.02 rad/s范围内。数值仿真和半实物仿真结果证明：基于地磁辅助的两轴陀螺传感器校正方法具有较好的校正效果。     

基于角增量提取改进算法的旋转矢量法

旋转矢量法应用于角速率陀螺时,将角速率转化为角增量产生了较大误差,为使旋转矢量法有效地应用于角速率陀螺的姿态解算,该文提供了一种改进的三子样旋转矢量法。该方法在经典三子样角增量提取算法上,增加了前后各1／3周期的节点,使得采样值更加有效利用。在不增加区问子样数的前提下,使每个有效节点至少被使用5次,大大降低了角速率向角增量转化的误差。仿真结果表明,该算法可以有效应用于角速率陀螺。     

弹丸锥形运动对半捷联稳定平台稳定性的影响分析

为解决弹丸锥形运动的存在导致半捷联稳定平台摆动角速率增大的问题,对带动稳定平台发生摆动的轴承摩擦力矩变化规律进行分析。以SKF轴承摩擦力矩计算模型为基础,用龙格库 塔法对弹丸锥形运动情况下的轴承摩擦力矩进行仿真,结合文献［1］分析的稳定平台工作原理得到锥形运动情况下半捷联稳定平台摆动角速率的理论值。为了对理论分析验证,进行了地面半物理试验,将试验数据与理论仿真数据的频谱分析结果对比,发现二者都存在频率与幅值相一致的高低频段角速率,且低频角速率的频率恒定,高频角速率的频率与弹丸滚转角速率的频率一致。从而说明半捷联稳定平台摆动角速率的增加是由于弹丸锥形运动导致稳定平台俯仰角以及轴承所受压力发生变化,引起轴承摩擦力矩随弹丸滚转角速率同频变化,最终使稳定平台叠加高频角速率所致。     

弹射座椅动力作用段姿态与轨迹解算

针对试验中现役第三代弹射座椅不能自主获取弹射姿态与轨迹问题,研究基于自封闭惯性导航(以下简称惯导)原理,借助试验采集的过载与角速度数据,通过低通滤波与移动平均处理后,采用四元数法与二子样圆锥误差补偿法,分别进行弹射座椅动力作用段姿态与轨迹解算,获得了2发X1型弹射座椅零速度-零高度试验(简称零-零试验)与2发X2型弹射...     

遥控武器站瞄准线平移的补偿方法

为解决遥控武器站行进间对固定目标稳瞄过程中瞄准线平移的影响,运用已有的传感器信息进行角速度补偿.分析补偿角速度数学推导过程中存在的问题,提出根据几何关系近似求解的方法,对近似求解公式进行推导,并通过Matlab软件在不同捷径下对补偿角速度近似解与真值进行仿真对比.结果表明:补偿误差和误差率均符合精度要求,满足实际应用.     

基于角速率的低配置小型无人机高度控制律设计

采用鲁棒伺服最优控制方法(robust servo linear quadratic regulator,RSLQR)设计了基于角速率的某小型无人机高度控制律。该方法将鲁棒指标和时域控制品质相融合,将跟踪误差扩展到系统动态模型中,利用线性二次型最优控制理论,设计了控制律结构和参数,实现了高度的无静差控制,保障了控制器的鲁棒性能。与常规控制器对比结果表明：基于角速率的控制器具有良好的高度跟踪效果和抗干扰能力,满足了小型低配置无人机的飞行控制要求。     

减小动态误差的捷联系统姿态算法研究

针对陀螺输出信号的两种不同形式 ,以圆锥运动条件下的圆锥误差和计算量为指标 ,对捷联惯导系统姿态计算中的旋转矢量算法和旋转矢量迭代算法进行了研究 ,分析了由角速度提取角增量的方法对旋转矢量算法精度的影响 ,提出二子样迭代算法不如单步的三子样算法优越。     

角速率输入下的捷联惯导系统改进航姿算法

针对角速率输入下仅利用角增量信息的等效旋转矢量算法精度降低的问题,结合当前角速率、角增量并引入前次角增量信息,提出了一种捷联惯导系统的改进等效旋转矢量航姿算法.在角速率输入条件下,获得了理论上的圆锥误差补偿效果,纯圆锥运动的仿真结果表明捷联系统的姿态精度得到了改善.