激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

36维Kalman滤波的激光陀螺捷联惯导系统级标定方法

分析了系统级标定的研究现状,建立了惯导系统误差模型。额外考虑加速度计二次项误差系数与内杆臂参数对系统的影响,提出了一种36维Kalman滤波系统级标定方法。设计了合适的标定路径,建立了Kalman滤波模型。仿真及实验结果表明,激光陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.001()/h和9 g,标度因数误差估计精度分别优于3 ppm(1 ppm=10-6)和2 ppm,安装误差角估计精度分别优于1和3,二次项误差系数估计精度优于410-10 s2/m,内杆臂参数估计精度优于3 mm,满足高精度惯导系统的标定要求。     

激光陀螺捷联惯导系统多位置系统级标定方法

捷联惯导系统的精度受到自身各种误差因素的影响,需在使用之前进行精确地标定和补偿。为了更加有效地标定误差,设计了一种10位置系统级标定的方法。利用简化的误差模型和速度误差变化率方程,建立了所有误差参数与导航误差之间的线性关系。通过设计的10位置连续旋转方案对由各项误差参数引起的速度误差进行充分激励,利用所得数据进行卡尔曼滤波,计算出包括陀螺仪和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计二次项误差等24个误差参数。仿真得到陀螺零偏误差优于0.000 75（）/h,加速度计零偏误差优于g,陀螺和加速度计的安装角误差优于1.5,标度因数误差优于2 ppm（1 ppm=10-6）系统,加速度计二次项误差优于0.1510-6 s2/m。另通过3组实验验证了重复性,证明了该方法确实有效。     

总体最小二乘法在惯导原位标定中的应用

惯导系统原位标定是提高恒战状态下惯导性能的重要手段.在原位标定输入输出观测数据均含有噪声的情况下,应用传统的最小二乘法进行参数辨识将会得到有偏的结果.因此,为了提高惯导误差参数的标定精度,研究了总体最小二乘法在惯导原位标定数据处理中的应用.首先给出一种16位置标定方案,推导了考虑框架轴、陀螺和加速度计安装误差的惯导系统...     

捷联惯导系统复杂误差参数系统级标定方法

重点研究捷联惯导系统复杂误差模型的建立,提出了一种新的包含加速度计内杆臂参数和温度误差系数的系统级标定方法。该方法基于45维卡尔曼滤波器对误差参数进行辨识估计,并通过温度控制试验箱控制标定过程中的温度变化。仿真实验表明该方法能够同时标定出激光陀螺和加速度计的零偏、标度因数误差、安装误差以及加速度计的内杆臂参数和温度误差系数。导航实验结果表明,对标定参数进行多误差源补偿之后,10 h导航实验水平最大定位误差为0.6 n mile （1 n mile=1.852 km）,相较于不经过补偿,导航精度提升了37.5%。     

捷联惯导开环导航算法与简化误差模型匹配性验证

惯导解算算法与误差模型相匹配是设计静态自对准或自标定卡尔曼滤波器的前提。给出了捷联惯导开环导航算法与简化的静基座捷联惯导误差模型;并从误差对比的角度验证了开环导航算法与简化误差模型的匹配性。基于捷联惯导开环导航算法与简化误差模型构建了闭环卡尔曼滤波器,将闭环卡尔曼滤波器应用于多位置对准半实物仿真试验,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度优于97%,进一步从应用的角度验证了开环算法和简化误差模型的匹配性。     

捷联惯性导航系统旋转调制技术研究

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能在不使用外部信息的条件下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该技术在国外潜艇和舰船上已得到成功应用,旋转捷联惯性导航系统的误差传播方程是研究旋转捷联惯导系统初始对准、系统级标定等的基础.基于此,推导了以地理坐标系为导航坐标系的单轴旋转捷联惯性导航系统的导航方程和误差传播方程(位置误差方程、速度误差方程、姿态误差方程),给出了误差传播的仿真结果.仿真表明,若采用单轴旋转调制技术,陀螺仪常值漂移和加速度计零偏引起的导航误差都可以得到有效补偿,而初始位置误差、速度误差及姿态误差引起的导航误差得不到补偿.将旋转调制技术应用于捷联惯导系统,能极大地提高武器系统的长期工作精度.     

正四面体冗余惯导全参数现场快速标定方法

正四面体冗余惯导系统（RINS）具有高可靠性、高精度等特点,而误差标定是实现高精度导航解算的必要手段。当前正四面体RINS的误差标定均需要利用高精度转台实现,不仅标定成本高、标定时间长,而且在外场等硬件条件不足的情况下无法进行全误差参数的标定。针对这一问题,提出了一种无需高精度转台的正四面体RINS全误差参数现场快速标定方法。首先,建立了正四面体RINS的误差模型;然后,根据解析粗对准姿态误差矩阵与正四面体RINS零偏的关系提出了基于六位置的零偏标定方法;之后,设计三位置旋转方案进行陀螺仪的标度因数和安装误差标定;最后,利用零偏标定的六位置方案进行加速度计的标度因数和安装误差标定。仿真及试验结果表明,该方法能有效地标定出所有误差参数,在1 h静基座导航试验中,标定后北向定位精度从61.065 5 km提升至0.476 7 km,东向定位精度从161.202 7 km提升至4.842 2 km。     

火箭弹载捷联惯导简易标定路径设计

捷联惯导误差标定中考虑的误差主要包括零偏误差、刻度系数误差、安装误差。标定的误差参数越多,难度越大,并且火箭炮在发射标定阶段无线运动,只能进行两自由度角运动,导致误差参数基本不可观测。如果能抓住影响导航精度的主要误差,将可简化标定算法,简化标定过程,提高标定效率。基于这样的思路,将旋转的弹丸类比为旋转惯导,从误差方程入手,采用提取误差直流分量的方法对飞行中的弹载惯导进行误差分析,得出影响导航精度的主要误差参数,然后提出了利用机动前后速度误差的变化的方法进行机动方式设计,该方法不需要求解微分方程,大大降低了计算量。仿真结果表明,所提出的简易标定方案解决了发射准备阶段激励不足,不能进行有效标定的问题。     

冗余旋转惯导系统两位置初始对准方法

冗余旋转惯导系统(Redundant Rotating Inertial Navigation System, RRINS)可以在传统旋转惯导系统的基础上,进一步提高系统的可靠性。针对该类系统高精度初始对准需求,以正四面体冗余旋转惯导系统为例,研究了两位置初始对准方法。首先以每3个陀螺仪和3个加速度计构成一种组合方式,建立每种组合下惯性器件的零偏与冗余配置相关的解析表达式,并设计RRINS两位置转停方案以估计对应惯性器件的零偏,但是在某些特殊的情况下需要增加观测位置;然后将每个惯性器件在不同组合下得到的结果取均值,并利用该均值对相应惯性器件的测量信息做补偿;最后基于补偿后的惯性器件输出进行RRINS的初始对准。数学仿真和实验验证结果表明,该方法在不同两位置方案下均可有效估计出惯性器件的零偏。仿真中陀螺仪的零偏估计误差在4%以内,加速度计的零偏估计误差基本在2%以内,且相比无零偏补偿的情况,初始对准精度提高10倍以上。实验中水平和方位向的初始对准精度都有提高,航向角对准误差最大减小100倍左右。同时,该方法还可以推广到其他配置方案的冗余旋转惯导系统中,对该类惯导系统初始对准精度的提高具有...     

基于子空间的幅相误差自校正算法

针对实际应用中普遍存在的阵列幅相误差扰动问题,结合子空间类波达方向估计算法,提出了一种幅相误差的自校正算法。先利用均匀线阵协方差矩阵的结构特点对幅相误差进行初步校正,再通过迭代方法得到更精确的估计值,自校正方法无需任何参数初始值,实现比较简单。仿真实验验证了算法具有良好的误差校正效果,能够比较准确的估计出方位角和幅相误差值。     

激光捷联惯导系统射前自标定方法

在分析激光捷联惯导系统静态误差模型的基础上,从系统实际应用情况出发,该文研究了激光捷联惯导系统射前自标定法。该方法充分利用了激光捷联惯导系统自身测量数据,在不依赖外界基准信息情况下,通过导弹起竖和转动获取所需标定位置,完成了误差系数自标定。实验结果表明,该文研究的激光捷联惯导系统射前自标定法能够达到标定精度要求,实现简单方便,具有较强的工程实用性。     

基于双轴位置转台的光纤陀螺惯组标定方法

为了简化标定设备,降低标定成本,该文研究了利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组标定的可行性,分析了转台位置误差对光纤陀螺惯组标定结果的影响。分别建立加速度计和陀螺的标定模型,推导出利用双轴位置转台进行标定的相关算法及设计了新的标定方案,且进行了相关实验,对实验数据分析结果表明,利用双轴位置转台进行光纤陀螺惯组的标定,标定值与真值基本一致,方案可行。此外,经实验分析,转台测角误差所引起的标定误差最大为2.42×10-6,数值较小,在实际应用中可忽略。     

基于最大熵Kalman滤波的机载SINS自标定技术

针对在机载捷联惯导系统(SINS)自标定过程中,量测噪声呈非高斯分布,导致经典Kalman滤波性能降低的问题,该文提出了基于最大熵Kalman滤波(MCKF)的机载SINS自标定技术。该方法采用最大相关熵准则(MCC)替代经典Kalman滤波的最小均方误差准则,有效利用信号的高阶矩信息,并将其应用于机载SINS自标定系统中。仿真结果表明,在非高斯噪声条件下,该方法能够估计出机载SINS待标定参数,且算法的鲁棒性和误差项估计精度均优于经典Kalman滤波,具有一定的工程应用价值。     

A Water-Vapor Radiometer Error Model

The water-vapor radiometer (WVR) is used to calibrate unpredictable delays in the wet component of the troposphere in geodetic microwave techniques such as very-long-baseline interferometry (VLBI) and Global Positioning System (GPS) tracking. Based on experience with Jet Propulsion Laboratory (JPL) instruments, the current level of accuracy in wet-troposphere calibration limits the accuracy of local vertical measurements to 5-10 cm. The goal for the near future is 1-3 cm. Although the WVR is currently the best calibration method, many instruments are prone to systematic error. In this paper, a treatment of WVR data is proposed and evaluated. This treatment reduces the effect of WVR systematic errors by estimating parameters that specify an assumed functional form for the error. We evaluate the assumed form by comparing the results of two similar WVR's operating near each other. Finally, we estimate the observability of the error parameters by covariance analysis.     

船载雷达光轴晃动对修正参数标定的影响

船载雷达标校望远镜光轴、标校电视光轴在天线不同状态下会产生不同程度的晃动,可达角分量级,在利用反向法标定雷达零位和轴系误差时,会给标定结果带来较大误差。针对此问题,提出了通过分别检测天线在正向、反向状态下标校望远镜光轴与标校电视光轴间不平行度以判定光轴是否存在晃动的方法,同时提出了利用大地测量成果精确解算光轴俯仰晃动量的方法,给出了解算模型,试验表明解算精度满足雷达标校要求。在此基础上给出了当光轴存在俯仰晃动时,俯仰零位、俯仰光电偏差、天线重力下垂误差等相关参数标定的改进数据处理模型。     

基于24位置的MEMS惯性传感器快速标定方法

针对微惯性测量单元原始输出信息受零偏、标度因数、非正交误差等误差项干扰影响测量精度的问题,提出一种无需借助高精度转台的MEMS IMU快速原位标定方案。在分析MEMS惯性传感器输出特性的基础上建立传感器误差模型,利用六面体夹具设计IMU 24位置连续转停标定方案,以重力及各次旋转角度为参考信息完成传感器误差标定。针对加速度计零偏、标度因数、非正交误差9个参数构造标定模型,采用牛顿法估计误差参数最优值,考虑陀螺仪零偏与标度因数6个误差参数,利用最小二乘法计算误差参数最优估值。分别进行加速度计、陀螺标定补偿实验,实验结果表明,提出的MEMS IMU快速原位标定方法能快速得到传感器误差参数,提高了输出数据精度。