弹载IMU/GPS组合导航系统的动基座对准问题研究

分析了弹载惯性测量装置(IMU)与全球定位系统(GPS)的系统误差源,建立了对应的系统误差模型;利用卡尔曼滤波技术,设计了IMU/GPS组合导航系统的动基座对准算法。计算机仿真结果表明,在初始误差较大、弹体高速旋转的条件下,经过360 s的动基座对准,三个姿态角误差可降至10″以下,同时位置和速度误差得到修正,验证了该算法的有效性。     

地空导弹目标截获概率分析

介绍了地空导弹武器系统的作战特点,分析了影响复合制导地空导弹目标截获概率的因素,建立了地空导弹目标截获概率的数学模型。基于该数学模型,进行数字仿真,对比分析了传递对准误差和雷达测角误差对地空导弹目标截获概率的影响。仿真结果表明,中远程地空导弹应特别关注传递对准误差,限制对准失准角。     

舰载武器SINS非线性传递对准模型及滤波算法

为了满足舰载武器初始对准高精度和快速性的要求,更好地解决舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,提出了一种结合基于四元数的非线性传递对准模型与非线性无迹卡尔曼滤波（UKF）算法的方法,推导并建立了舰载武器捷联惯导系统（SINS）的非线性误差模型。该模型采用姿态四元数表示姿态误差,以提高姿态解算时的快速性和精度,选用速度加姿态作为量测量,以提高系统的可观测性,采用奇异值分解（SVD）方法解决了方差阵的病态问题,以确保算法的鲁棒性,仿真结果表明,该方法不仅解决了舰载武器在大失准角情况下的传递对准问题,而且能够有效提高传递对准的精度和快速性,其计算精度和对准时间满足系统设计要求。     

传递对准中时间延迟误差补偿与滤波模型

针对惯导系统大方位失准角传递对准问题,建立考虑时间延迟的测量方程,并针对误差模型的噪声和统计特性不确定问题,通过一种最佳自适应估计衰减因子的方法,建立了衰减记忆自适应卡尔曼滤波模型。仿真结果表明,该模型在考虑时间延迟误差时,可以提高固定失准角估计精度,并缩短对准时间。     

一种基于速度加姿态匹配传递对准的稳瞄稳向方法

针对战车稳瞄稳向系统中单一惯性测量组合(IMU)组建的姿态测量系统初始对准时间较长,测量精度随惯性器件漂移影响较大的问题,提出了基于速度加姿态匹配传递对准的稳瞄稳向方法。仿真结果表明,提出的新方法可在10s内实现光电设备IMU的初始对准,并且能准确估计出光电设备IMU计算平台失准角。将结果用于解算姿态角的补偿,可大大提高稳瞄稳向精度。     

机载导弹传递对准匹配方案研究

传递对准是解决机载战术导弹在空中动基座条件下初始对准问题的有效方法。为有效估计机载战术导弹系统的姿态误差角,文中在基本匹配方案的基础上,详细研究了"角速率+比力"匹配和"速度+全姿态矩阵"匹配这两种传递对准的匹配方案,分别推导了其数学模型,并进行了数字仿真,最后对仿真的结果进行了比较、分析,结果表明该方法能够有效的估计姿态误差角,并能够在较短时间内以一定精度完成初始对准。     

IMU角变速运动对旋转式SINS定位精度影响分析

针对旋转式捷联惯导中惯性测量单元(IMU)旋转角速度变化过程(以加减速过程为主)对系统定位精度的影响进行分析和研究。建立了基于地理坐标系下的角变速过程的运动模型,并以此为基础推导了旋转运动抵消等效陀螺漂移误差的基本原理。结合在工程中普遍使用的单轴四位置八次序转停方案,详细分析了IMU加减速过程对捷联惯导系统定位精度的影响。在理论分析的基础上利用仿真试验比较了不同加减速旋转方案的定位误差,仿真结果验证了角变速运动能够显著影响旋转式捷联惯导系统的定位精度。     

机载武器传递对准精确建模方法研究

机载武器传递对准时．主、子惯导的安装距离、机翼的弹性变形及颤振对机载武器子惯导的对准精度将产生很大影响。文中基于实际工程需要，对影响机载武器传递对准性能的各种因素进行了精确建模及全面分析。提出了机翼弹性变形的三阶随机过程模型．建立了机翼的颤振模型及杆臂效应误差模型。同时．研究了一种“速度积分＋角速率”匹配的传递对准方法．仿真结果表明这种方法与“速度＋角速率”匹配的方法相比．在主、子惯导之间的失准角的估计及惯性器件的标定方面具有一定的优越性。     

不同机动方式对机载武器系统传递对准性能影响研究

建立了“速度＋姿态角”匹配下传递对准滤波器模型。详细研究了不同机动方式对机载武器捷联惯导系统传递对准性能的影响，并对计算机仿真结果进行了深入的分析。该研究成果为实现机载武器动基座快速精确初始对准技术在工程中的应用提供了理论依据。     

水下航行器速度和姿态匹配的动基座快速对准滤波方法

研究了水下航行器动基座对准问题,建立了动基座对准误差模型,在对准时水下航行器在阵风、海浪的干扰下做直线加速运动,利用GPS提供的速度和姿态信息进行辅助对准,并建立了系统的观测方程.提出了一种基于四元数姿态更新的速度、姿态匹配方式的对准方法,并用该方法估计3个失准角.理论研究与仿真结果表明,该方法不但满足水平失准角估计的速度和精度要求,而且能快速、精确地估计出方位失准角.     

最小二乘支持向量机在惯导系统传递对准中的应用

为解决系统阶次较高时Kalman滤波实时性较差的问题,提出将LS-SVM应用于舰载机惯导系统的传递对准.利用Kalman滤波的输入、输出作为LS-SVM滤波的样本值进行训练,得到了滤波的输出值,实现了惯导传递对准中的滤波功能.仿真结果表明将LS-SVM用于传递对准,有效地降低了系统的解算时间,提高了系统的实时性.     

角速度匹配在机载武器传递对准中的应用

直升机与固定翼飞机相比,主惯导类型、精度、机翼变化及机动模式均不相同,这些对传递对准的精度产生很大影响,目前对其研究较少.文中基于工程需要,针对直升机主惯导采用捷联惯导的特点,提出了采用角速度匹配传递对准方案,推导了系统的状态方程和量测方程,采用奇异值分解法(SVD)对其进行了可观测性和可观测度分析.数字仿真结果表明角速度匹配直升机机载武器传递对准是较好的一种方案,为该方案的实际应用奠定了一定的理论基础.     

基于MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法的研究

文中提出了基于MIMU/GPS组合导航定位系统的一种新型卡尔曼滤波算法。系统以MEMSIMU为传感器核心,采用位置和速度组合,运用该算法对系统模型误差和量测噪声协方差误差具有良好的自适应性。     

时间序列和径向基网络的MEMS IMU误差建模研究

为了提高IMU精度,进一步提高惯性系统精度,采用时间序列理论中的AR模型对MEMS IMU的误差估计和补偿作了深入的研究,并与径向基神经网络建模方法分析比较.通过卡尔曼滤波器比较了两种建模方法和补偿技术对位置误差的估计性能,试验结果表明:使用AR模型的卡尔曼滤波器估计误差比RBF神经网络小2～3个数量级而均方差和标准差差不多,验证了使用AR模型的卡尔曼滤波器得到的位置估计误差更小,使用更为灵活.     

惯导双位置对准精度分析

针对惯导的双位置对准问题,提出了双位置对准精度极限的概念,指出最根本的影响因素是陀螺一次启动漂移特性和双位置转换时间;定性阐述了这两种因素如何影响对准精度,并以一阶马尔可夫过程为陀螺随机漂移模型,推导了对准误差与这两种因素间的定量关系;计算机仿真结果表明,陀螺漂移波动越小,相关时间越长,位置转换时间越短,越有利于实现高精度初始对准.     

游移方位激光捷联惯导系统传递对准方法

为解决舰船行进过程中的动基座传递对准问题,介绍游移方位激光捷联惯导系统传递对准的2种方法。以舰载激光捷联惯导系统作为主惯导系统,飞机激光捷联惯导系统作为子惯导系统,并通过卡尔曼滤波器进行仿真,分析了这2种不同的方法。仿真结果表明,2种方法均能满足传递对准精度的要求以及实际工程上的应用。结果表明该方法具有一定的工程应用价值。     

模拟弹体内IMU输出与卡尔曼滤波研究

IMU在地面系下的投影,通过转换矩阵转换为弹体系下的输出,再考虑到惯性器件常值误差﹑白噪声与随机误差的影响,即可模拟IMU在弹体内的输出.当地面系下的投影为静态或动态时,可分别模拟弹体内IMU在初始对准时的输出和在飞行过程中的输出.对该信号进行卡尔曼滤波,根据信号的特性调整滤波参数,进而提高滤波效果.这将有助于解决卡尔曼滤波器在实际应用中估计误差增大和滤波发散等问题.     

小口径旋转导弹组合导航算法设计

针对小口径旋转导弹特点,提出地磁辅助MEMS惯组的组合导航算法设计方案。给出MEMS惯性器件和地磁传感器的误差数学模型,简述三轴地磁定姿解算原理,在设计的飞行轨迹上进行MEMS惯性导航仿真和MEMS惯组/地磁组合导航仿真。结果表明：经过地磁辅助的MEMS惯性导航的姿态角误差和位置误差减小明显,可以满足旋转导弹的使用要求。     

低成本IMU误差辨识与补偿算法

低成本IMU具有误差大、误差随温度变化明显等特点,并且不同IMU误差差异较大,应用时需深入辨识所使用IMU误差特性,并补偿,以提升应用效果;为此形成了一种预处理算法流程,首先应用Allan方差分析IMU随机误差情况;为抑制噪声干扰,提升IMU应用性能,然后应用IIR滤波器对IMU数据进行预滤波处理,抑制非相关噪声;最后提出了预处理算法处理实测IMU数据,实验结果充分证实了Allan方差误差参数辨识的有效性,以及IIR滤波器抑制非相关噪声的有效性。