双滤波器捷联惯导外阻尼导航算法

针对捷联惯导系统导航精度受系统振荡误差严重影响的问题,提出一种基于双滤波器的捷联惯导外阻尼导航算法.该算法设计了两个串行滤波器,第一个滤波器以外速度为参考输入对外部速度作平滑处理并得到捷联惯导系统误差状态估计值,第二个滤波器利用平滑后的高精度外部参考速度,以速度变化量作为外部参考输入进行状态估计,屏蔽速度常值误差对系统的影响,最后,设计信息融合算法,将两个滤波器得到的估计状态进行融合,使得导航结果兼顾双滤波器的优点.仿真验证表明:存在外速常值误差时,相较于滤波器2而言,经过信息融合后的导航误差的地球振荡误差收敛速度明显加快,其短期精度得到显著提高;相较于滤波器1而言,经过信息融合后,其稳态导航精度得到显著提高;该方法具有较高的稳态精度,可缩短外阻尼系统误差收敛时间,有效提高捷联惯导系统导航精度.     

基于导航坐标系的捷联惯导系统旋转调制分析

针对提高长航时捷联惯导系统导航精度的问题,提出了基于导航坐标系的捷联惯导系统旋转调制方法,并给出了旋转机构的转动方案.应用该方法可以消除调制周期内载体姿态变化对误差补偿的影响.通过推导旋转式捷联惯导系统误差传播方程,说明了旋转调制的误差补偿机理,通过比较基于导航坐标系和基于载体坐标系2种旋转调制方法,证明了基于导航坐标...     

多阻尼系数的全阻尼惯导系统的设计与实现

针对纬度和方位的地球周期振荡误差降低惯导系统导航定位精度的问题,以实际研制的惯性导航系统为对象,引入三阶方位阻尼网络,采用逐次尝试的方法,设计了多阻尼系数的方位阻尼网络,实现了地球周期振荡误差的阻尼,且能适应于载体的多种机动运动状态;在此基础上采用自动补偿技术减小状态切换过程中的超调误差.通过速度误差计算机比对仿真结果可以看出,全阻尼惯导系统方案能实现地球周期的阻尼,自动补偿技术能实现状态切换的平滑切换.     

极区内基于雷达辅助的SINS空中对准算法

针对高纬度地区捷联惯导常规对准算法因纬度升高和经线收敛而失效的问题,提出了一种基于格网导航力学编排的极区雷达辅助空中对准算法。以格林尼治子午线为航向参考,定义了格网导航参考系并给出了其导航力学编排及误差方程,解决了极区内惯导定位定向的问题。将雷达量测信息转换到地球地心固联参考系内,解决了雷达量测与惯导量测不匹配的问题。最后,设计了格网系下雷达辅助捷联惯导的空中对准算法。仿真结果表明:对导航级捷联惯导系统(1 nm/h),水平对准精度可达1',转弯机动下方位对准精度达到5',为惯导在极区内的空中对准提供了工程参考。     

基于欧拉平台误差角的SINS非线性误差模型研究

捷联惯导系统(SINS)误差模型是研究SINS误差传播特性和进行多导航系统间信息融合的基础.文章利用欧拉平台误差角表示理论导航坐标系与计算导航坐标系之间的失准角,推导了SINS非线性误差模型,在大方位失准角误差和小失准角误差条件下做了简化研究.提出了基于外界阻尼信息的阻尼SINS算法及其误差模型,有利于减小计算量和降低误差分析的复杂性.最后,对大欧拉平台误差角下SINS误差模型进行了准确性检验,仿真结果表明误差模型能完美地反映SINS误差特性.     

极区飞行格网惯性导航算法原理

为克服极区飞行时地理经线收敛引起传统机载惯性导航系统力学编排方案无法定位定向的问题,提出了格网坐标系下的惯导力学编排方案。该方案可以直接获得格网航向而无需任何外界参考信息,地心地固坐标系下的位置坐标替代传统经纬度坐标可直接用于飞机定位。推导的格网导航坐标系下的导航误差方程可方便用于组合导航算法设计。仿真分析表明格网导航算法误差特性同常规导航方案的误差特性一致,可以满足极区飞行时飞机的导航需要。     

传递对准中主惯导速度匹配量的实时构造算法

研究了当机载主惯导和弹载子惯导分别采用地理坐标系和准惯性坐标系作为导航坐标系时，传递对准过程中主惯导速度匹配量的实时构造算法。提出了利用主惯导导航参数实时构造主惯导速度匹配量的地速转换和修正算法，利用主惯导加速度计输出实时构造主惯导速度匹配量的比力积分算法，以及利用主惯导导航参数和加速度计输出实时构造主惯导速度匹配量的比力积分修正算法。仿真结果表明，3种实时算法在算法精度和计算量方面各有所长。     

SINS/GPS组合导航系统Kalman滤波仿真研究

为克服捷联惯导系统SINS误差随时间积累、长期精度差和全球定位系统GPS易失锁、不易实时控制的缺点,本文研究了SINS和GPS的原理,在惯导误差分析的基础上,同时考虑SINS/GPS组合导航的杆臂误差和时间不同步误差,建立以速度和位置误差为观测量的SINS/GPS系统状态空间模型和观测方程;采用扩展卡尔曼滤波EKF算法对SINS/GPS的组合系统进行信息融合。Matlab仿真结果表明,本文建立的模型组合导航提高了定位精度。     

船用极区格网惯性导航系统综合校正方法

为抑制适用于极区的船用格网惯性导航系统随时间积累的导航误差,提出一种基于格网坐标系的综合校正方法对陀螺常值漂移进行估计和补偿. 该方法首先基于格网坐标系推导了P方程,该方程建立起位置误差、格网航向误差与平台漂移角ψ的关系;其次推导了ψ方程,该方程建立起陀螺常值漂移与平台漂移角的关系;最后基于P方程与ψ方程设计了一种两点式综合校正方案,该方案通过建立观测量误差与载体坐标系下陀螺常值漂移之间的关系完成对陀螺常值漂移的估计和补偿.系统在外水平阻尼条件下间断地获取两次外部位置和航向信息后对陀螺常值漂移进行估计,进而对位置和格网航向误差重调并补偿陀螺常值漂移即可完成船用格网惯导系统的综合校正. 仿真结果表明:在两次间断的外部位置和航向信息辅助下,所设计的两点校综合校正算法可以准确地估计出载体坐标系下的陀螺常值漂移,补偿陀螺常值漂移并进行系统重调可有效抑制船用格网惯导系统随时间积累的导航误差,从而有效地保证了船舶在极区航行时的导航精度.     

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.     

FFT结合神经网络的低频振荡主导模式识别

为提高电力系统低频振荡主导模式识别的抗噪性,提出一种FFT结合神经网络的识别方法.首先,基于加窗插值FFT算法求解各振荡模式的频率及其能量权重;然后利用神经网络分段逼近低频振荡信号,根据相邻两段的幅值变化求解衰减因子;最后拟合求出低频振荡信号的幅值和相位.仿真结果表明,该方法能可靠、准确地识别低频振荡主导模式,与Pro...     

基于地磁场矢量误差反馈的姿态补偿算法

针对小型空中机器人在全球定位系统（GPS）失锁情况下的姿态估计问题,提出一种新的闭环姿态补偿算法.有GPS辅助的情况下,采用组合导航算法对姿态角和地磁场矢量做出估计;当组合系统无法有效工作时,将反馈控制的思想引入姿态估计过程,充分利用地磁场测量值与估计值之间隐含的姿态信息,通过地磁场矢量误差反馈对姿态角速率测量值进行修正,进而抑制惯性导航系统误差的发散.在小型空中机器人上对算法进行实物验证,并与参考系统对比.结果显示:在GPS失锁的情况下,与开环工作模式下的INS/GPS组合导航系统相比,新的闭环姿态补偿算法的姿态估计误差更小,使惯性导航系统的姿态误差积累得到了有效的抑制．     

GPS/INS动态卡尔曼滤波优化算法

GPS/INS组合导航系统动态定位数据的随机误差消除的重要方法是卡尔曼滤波,但运用扩展卡尔曼滤波器进行动态定位滤波时,需要对系统模型和观测模型以及误差模型进行准确建模,特别是载体状态机动时滤波器跟踪能力不强。提出一种GPS/INS组合导航动态卡尔曼滤波的优化算法,引入遗忘因子限制卡尔曼滤波器的记忆长度,充分利用现时的测量数据,改善滤波器的动态性能,并进行计算机仿真实验。仿真结果表明,遗忘因子增加,滤波器的跟踪能力增强,使滤波器达最佳性能。该优化算法比普通的扩展卡尔曼滤波算法的动态跟踪性能好,从而可显著提高导航系统定位精度。     

双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

一种惯导观测数据仿真的实现方法

为了满足惯性导航和GNSS/INS组合导航对性能测试和算法验证的需求,提出一种简便的惯导观测数据仿真的方法,用于在室内仿真生成运动载体上的惯导器件的测量值。运用数学仿真的方法,在分析载体运动特点的基础上,给出了载体轨迹和姿态参数的计算方法,建立了惯导器件的观测数据及主要误差项的数学模型,并说明了惯导观测数据仿真方法在硬件平台上的具体实现过程。采用惯导软件接收机进行闭环测试,实验结果表明,该方法能生成正确的惯导观测数据。     

基于最小熵H_∞控制的降阶电力系统稳定器设计

针对电力系统的低频振荡问题,提出了一种基于最小熵H∞控制理论的电力系统稳定器的设计方法。为了获得低阶电力系统稳定器,采用降阶方法分别对原系统和控制器进行了降阶处理。利用BFO-PSO混合算法对权函数进行选取,把多个不同的设计目标转换为不等式约束,将加权函数的选取表示为一个多目标优化问题。针对4机2区域电力系统,根据参与因子确定PSS的安装地点,设计了抑制区域振荡的最小熵H∞电力系统稳定器。仿真结果表明,最小熵H∞电力系统稳定器能有效地抑制区域间的低频振荡,并且对整个系统的阻尼也有所改善。     

采用多目标蝙蝠算法的电力系统广域协调控制策略

广域电网中多个电力系统稳定器之间存在相互作用,影响整个系统的控制效果,为此提出一种基于蝙蝠算法的多目标广域阻尼控制器协调设计方法. 该方法利用蝙蝠算法中种群的多样性,使得算法在迭代寻优过程中保持持续优化的能力,保证算法具有较好的收敛性和准确性;以机电振荡模态的实部和阻尼比为目标函数,将多机电力系统稳定器参数优化问题归结为带不等式约束的多目标优化问题. 分别在四机两区域系统和新英格兰典型系统的多种运行方式下进行仿真,结果表明：所提方法能够改善系统弱机电模式的特征值分布,有效抑制低频振荡,具有良好的控制效果和鲁棒性.     

一种加速度计螺旋下落时误差系数的Allan方差分析

随着卫星导航定位系统和惯性导航系统（INS）的不断发展,由2种系统组成的组合导航系统已经在很多方面发挥了积极作用。随着组合导航系统技术日臻成熟,低成本的INS也得到了广泛应用,MEMS惯性器件体积小、功耗低,便于低成本系统的实现,但缺点是误差较大。为了对MEMS惯性器件的误差项进行分析和识别,多位研究人员使用Allan方差方法对惯性器件长时间数据进行处理对加速度计螺旋下落时的误差项进行了Allan方差分析,介绍了Allan方差分析方法的原理和实现方法,并利用该方法对加速度计的各个误差项进行了辨识通过对加速度计的实测数据进行处理和分析,属于短时间内Allan方差分析方法,并给出了加速度计各个误差项识别结果,对后续分析被测运动物体的姿态计算精度有参考价值。     

抗差自适应EKF在INS/GNSS紧组合中的应用

针对惯性/卫星紧组合导航中卫星观测数据存在粗差,影响组合导航系统定位精度,同时考虑到卫星少于4颗和卫星几何分布不佳对预测残差构造自适应因子的影响,提出了一种抗差自适应EKF紧组合算法。该算法给出惯性/卫星紧组合状态方程与观测方程,抗差等价权因子和预测残差法构造自适应因子的计算公式,并给出卫星少于4颗和卫星几何状态分布不佳情况下自适应因子的计算方法。通过车载实测数据对算法进行验证与分析,实验结果表明,基于抗差自适应EKF的惯性/卫星紧组合算法可有效削弱卫星粗差观测值的影响,在可见卫星数少于4颗和卫星几何分布不佳的状态下,依据该算法获取的系统导航精度得到进一步提高。