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。     

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。     

舰船惯性导航系统自适应阻尼网络设计

舰船惯性导航系统根据运动状态在水平阻尼和无阻尼两种工作状态间转换, 载体运动加速度引起的系统误差和状态转换时产生的超调误差会导致惯导的动态性能变差。针对传统阻尼方法的局限性, 采用自适应控制方法设计了平台式惯导的水平阻尼网络, 根据运动加速度的大小, 适时改变阻尼网络参数, 使舰船机动造成的系统误差最小, 并相应提出了抑制状态转换超调误差的方法。理论分析与仿真结果表明, 该方法能有效改善惯导的动态性能。     

阻尼比连续可调的捷联惯性姿态测量系统内阻尼技术

在自主导航状态下,捷联姿态测量系统存在的舒拉调谐等周期性误差可以通过内阻尼技术进行有效抑制。但是阻尼的加入破坏了系统的舒拉调谐条件,系统会受载体加速度的影响,产生新的姿态角误差。针对传统阻尼网络阻尼比固定的缺点,设计了一种阻尼比可连续调节的阻尼网络,推导了载体加速度、阻尼比和姿态角误差三者之间的关系。为抑制系统在载体机动状态下产生的姿态角误差,提出了一种根据载体加速度大小实时调整系统阻尼比的自适应阻尼方案。仿真与实验结果均表明:设计的阻尼网络可有效抑制系统姿态角误差;自适应阻尼方案可有效降低载体在机动状态下阻尼对系统的不利影响,提高系统精度。     

捷联惯导系统单轴旋转调制误差传播机理研究

为了抑制捷联惯导定位误差的累积,提高捷联惯导定位精度、姿态精度和速度精度,分析了捷联惯导系统在单轴旋转调制下的误差传播机理,推导了多误差源同时激励下旋转调制捷联惯导系统的误差传播模型及各个误差项的复频域表达式,讨论了旋转调制速率的选取原则。仿真结果表明,采用旋转调制技术后,陀螺仪的常值漂移、加速度计的零偏引起的导航误差可以得到有效补偿,选取旋转频率时,应避免旋转频率接近舒勒调谐频率、傅科频率和地球自转频率,否则导航误差反而会增大。     

机载捷联惯导的数字仿真与性能评价

面向机载捷联惯导系统的设计与验证需要,设计由惯性导航信息源、数据处理、滤波器、导航算法和初始对准等信号仿真器组成的捷联惯导数字仿真系统,并建立相应的性能评价指标体系,评价数据处理、信号滤波、导航解算和初始对准滤波等算法的有效性。最后,建立了捷联惯导数字仿真系统的综合评价模型。     

基于Sage-husa自适应滤波算法的AUV组合导航系统设计

文中针对水下自主航行器提出了一种新型的基于捷联惯导(SINS)和GPS的组合导航系统设计方案。该方案以捷联惯导作为主系统,同时利用GPS重调捷联惯导系统,建立了该组合导航系统的卡尔曼滤波模型,设计了输出校正间接法的卡尔曼滤波算法和Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法。仿真结果表明由于GPS位置和速度信息的引入,一定程度上克服了捷联惯导系统误差状态发散现象,提高了导航精度。同时通过两种算法的对比,Sage-husa自适应卡尔曼滤波算法则具有更高的滤波精度和稳定性,能够更好的满足长时间远距离导航的要求。     

压电捷联惯导系统研究

探讨了用压电惯性器件构筑捷联惯导系统的技术途径。叙述了压电捷联惯导系统的结构及特点,分析并指出了惯性器件及系统的主要误差源,为压电陀螺和压电加速度计提出了一种系统级综合校正模型．给出了基于四元数的姿态及导航实时算法,对校正后的系统性能进行了仿真计算。结果表明,压电捷联惯导系统精度可以满足一些领域的导航与制导要求。对原理样机所做初步试验得到的结果优于仿真精度。     

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%。     

航空飞行器天文自主导航定位技术

针对传统惯性/天文多星组合导航的不足和导航星选取不确定性,设计了一种基于捷联惯性/天文单星深度组合的长航时自主导航系统,通过对惯性导航和二维转台单星观测的误差特性进行建模,综合两者的优点,实现了单星观测角度和惯导解算数据的高精度融合;在高度通道方向,引入气压高度计对高度误差进行阻尼,通过卡尔曼滤波器对惯导误差进行最优估计,运用可观测性理论对系统进行分析,得到了最优导航星选取准则,有效地解决了在部分观测角度下算法性能下降的问题。仿真结果表明:该算法长时间导航定位精度优于传统算法,最优导航星选取准则有效地提高了算法的鲁棒性,具有较高的理论研究意义和工程应用价值。     

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。     

基于DME/VOR的区域导航性能预测算法

建立了DME/VOR区域导航定位数学模型,分析了区域导航中的误差因素,参考ICAO中MLS角误差滤波理论,设计了基于双线性变换法的数字滤波器,提出了区域导航的精度预测算法,最后以真实的测试数据验证。验证结果表明,基于DME/VOR导航源的区域导航精度预测算法正确,为后续开展区域导航精度试飞陆基导航台的选用具有重要的参考价值。     

高动态条件下增量惯导信息辅助的空地红外弱小移动目标检测算法（特邀）

红外弱小移动目标检测技术是计算机视觉的研究热点和难点。针对机载高动态条件下的空地目标检测存在的场景变化动态、背景干扰强度大、目标运动规律未知等挑战,提出了一种新型的基于增量惯导信息辅助的空地红外弱小移动目标检测算法。为了解决传统惯导信息预测的漂移误差问题,提出了增量惯导信息概念,设计了增量惯导信息的位置预测模型,实现了对目标点的准确预测。构建了基于增量惯导信息辅助与背景差分的移动目标检测框架,通过增量惯导信息对不同位姿下的成像进行校正,引入基于爬山法互相关匹配算法计算校正后图像的平移参数,采用高斯加权对背景图像进行估计,最后通过图像分割检测弱小移动目标。仿真实验验证了文中设计检测算法的有效性和精确性。     

基于固定点平滑的CNS/INS一体化偏差标校方法

CNS/INS 一体化偏差是制约组合导航系统精度的重要因素，本文提出一种基于 Kalman 固定点平滑的惯性/天文组合导航系统一体化偏差估计方法。在常规 Kalman 滤波估计流程的基础上，充分利用量测期间的全部观测值对滤波状态参数进一步平滑处理，实现状态参数的最优化估计。仿真结果表明，相比常规 Kalman 滤波算法，该方法可有效提升滤波器状态参数估计的稳定性和精度水平，方法的有效性得到验证。     

Modification of the nonlinear kalman filter in a correction scheme of aircraft navigation systems

An algorithm for correction of the navigation data of an aircraft that uses an inertial navigation system and the global positioning system (GPS) is considered. Estimation algorithms, namely, linear and nonlinear Kalman filters, are investigated. A method for modification of the nonlinear Kalman filter with the use of a genetic algorithm has been developed. To estimate the operability and accuracy of the modified nonlinear Kalman filter, simulation based on the data of a laboratory experiment conducted with the use of real navigation systems KIND34-059 and AIST-350 has been performed. The results of the laboratory experiments conducted with the use of real navigation systems have demonstrated high accuracy of data processing by the nonlinear Kalman filter modified by the genetic algorithm.     

BDS/GPS组合导航系统选星算法研究

针对双系统组合导航模式下常用的最佳选星法存在运算量大、硬件设计复杂、实时性差等缺点,提出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法。首先说明了靶场试验中采用 BDS/GPS 双系统组合导航模式的必要性,然后对组合导航系统定位精度的关键影响因子、 可用星数量及选择方式进行了分析,并给出了基于 BDS/GPS 双系统组合导航模式的模糊选星算法的详细解算步骤。实验结果表明,该算法简单易行,定位精度高,实时性好,对靶场试验品的导航定位具有重要参考价值。     

一种基于参数更新的机载SAR图像目标定位方法

目标定位精度是机载合成孔径雷达(SAR)系统的一项重要技术指标,因此机载SAR图像目标定位具有重要的应用价值。在基于距离-多普勒模型的SAR图像目标定位方法中,载机运动参数的精度会直接影响定位的精度,在机载平台导航精度受限的情况下,定位精度会受到很大影响。因此,该文提出一种基于距离-多普勒模型参数更新的机载SAR图像目标定位方法,利用机载SAR图像与基准图像匹配得到的匹配点来对载机运动参数进行更新,提高参数的精度,进而提高定位的精度。实验证明了该方法的有效性。     

一种多卫星导航系统快速选星算法研究与仿真

多卫星系统导航时,可见星数目大幅度增加,导致导航解算运算量成几十倍增长,加重了用户接收机尤其高动态接收机的负担。针对传统选星算法在卫星数目较多时耗时太长,无法满足导航实时性要求的问题,提出了一种适用于多卫星导航系统选取多颗次优星的快速选星算法,通过建立多卫星导航系统的几何精度因子（GDOP）分析模型,基于可见星仰角及方位角的分区、筛选,给出了被排除卫星的分布规律。仿真结果表明,在损失较少定位精度的情况下,可大大减少导航定位解算的运算量。