惯导系统初始对准研究综述

本文论述了初始对准在惯性导航系统中的重要作用,介绍了惯导系统初始对准的实质,对目前该问题的研究进行了阐述。     

基于MEKF的捷联惯导初始对准算法研究

在某些对精度要求不是很高的领域微机电系统(MEMS)等低精度捷联惯导系统因其造价低等特点而得到广泛应用。由于传统的初始对准方法不能估计除姿态以外的任何量,故不适用于MEMS等低精度捷联惯导系统。该文研究了一种基于姿态估计的初始对准方法,并使用乘性扩展卡尔曼滤波进行对准,在姿态对准的同时实现对惯性器件误差的建模估计。在实现初始对准的基础上显著降低了计算量。     

基于小波的惯导系统初始对准方法研究

目前远程武器系统广泛采用捷联惯性导航系统,该系统在发射前要经过初始对准。由于惯性导航系统中所采用的陀螺仪和加速度表的噪声很大,影响了初始对准,降低了打击精度,为减小噪声影响,提出了一种基于小波消噪理论的捷联惯性制导系统初始自对准方法。研究显示,小波分解滤波可以显著减小惯性器件的噪声,利用经过消噪的信号进行初始对准,滤波器的收敛速度加快,在相同对准时间内精度有明显提高。     

基于转动的光纤陀螺捷联系统初始对准研究

基于某型低精度光纤陀螺捷联系统,分别采用经典罗经对准、两位置卡尔曼滤波及连续旋转卡尔曼滤波三种方法进行了初始对准实验研究。结果表明,经典罗经对准方法由于未对零偏进行处理,导致其精度不高。两位置卡尔曼滤波方法可以对惯性器件的零偏进行估计并补偿,一定程度上提高了精度。连续旋转卡尔曼滤波方法通过调制抑制陀螺零偏误差影响,相比前两种对准方法,精度显著提高,该文进行了理论分析。     

UKF方法在SINS初始对准中的应用研究

惯性导航设备的初始对准在本质上是非线性的，对于建立在线性模型基础上的 EKF 方法，在一定程度上影响了系统的精度。本文介绍了一种建立在非线性模型基础上的卡尔曼滤波方法(UKF)，并应用于 SINS 的初始对准。通过仿真试验研究，结果表明：UKF 方法不仅保证了良好的对准精度，而且大大放宽了对准方位失准角的约束(≤10°即可)。     

基于多新息强跟踪SINS大失准角初始对准研究

利用衰减记忆多新息强跟踪反馈校正卡尔曼滤波,设计了无需粗对准的捷联惯导大失准角初始对准算法。采用反馈校正卡尔曼滤波和新息正交性跟踪,将捷联惯导对准前的非线性大失准角快速校正成小失准角,对准过程引入了具有衰减记忆功能的多新息,改善了卡尔曼滤波反馈校正状态跟踪能力。     

基于CF-RSF算法的航天器姿态确定

针对复杂环境下航天器姿态确定系统中的模型和噪声不确定问题,提出一种基于求容积规则的风险敏感滤波(CF-RSF)的航天器姿态确定算法。该算法通过引入风险敏感算子来解决由于系统的不确定性而导致滤波器鲁棒性差,甚至发散的问题,并通过求容积规则来解决非线性积分问题。该方法不仅提高了滤波算法对系统不确定性问题的鲁棒性,而且一定程度上提高了滤波的精度,降低了滤波的计算复杂性。仿真结果表明了算法的有效性。     

UPF算法在惯导非线性初始对准中的应用

惯性导航系统（INS）的初始对准误差模型通常为非线性的,对于估计惯导误差普遍采用的是扩展卡尔曼滤波算法（EKF）,该方法是在一阶泰勒展开的基础上近似得到的,因而误差较大。粒子滤波算法一种新颖的非线性滤波算法,它较传统的EKF算法具有稳定性好,适用范围广的优点。该文首先介绍了作为粒子滤波理论基础的递推贝叶斯估计的基本概念,说明了重要性函数对于粒子滤波器的设计是至关重要的。随后,给出了一种将不敏卡尔曼滤波（UKF）算法作为重要性函数的UPF算法,并提出将其用于静基座条件下的惯导系统非线性初始对准,通过计算机仿真对比了UPF和EKF的估计效果。仿真结果表明,UPF算法较传统的EKF算法对准时间更快,对准精度更高。     

强跟踪五阶CKF算法在初始对准中的应用

针对载体行进间初始对精对准过程易受有色噪声影响,造成对准精度高的问题,提出一种基于高阶球面-径向积分的强跟踪滤波方法,该算法基于里程计辅助下惯性系行进间精对准误差模型,将状态变量的自相关函数进行正交化运算,保证噪声信号的白化,并运用五阶球面-径向准则对于滤波过程中参数的后验概率密度函数进行近似数值计算。仿真实验表明,在方位角为大失准角的条件下,该算法可以有效地保证较高的滤波精度,并且在噪声未知的情况下,滤波器保证很好的鲁棒性。     

初始对准误差对目标落入概率影响的简化分析

随着现代战争的发展,潜射导弹已成为日益重要的中等规模打击力量,因此,快速而准确地在潜艇上对导弹捷联惯导系统进行初始对准,就成为潜射导弹的一项关键技术。初始对准误差越大,自控终点误差就会越大,目标落入概率越小;另外,目标散布误差越大,目标落入概率也会减小。基于初始对准误差对自控终点误差的影响,综合目标散布误差模型,仿真计算出某型潜射导弹初始对准误差对目标落入概率的影响,结果表明,该型导弹初始对准精度高,结果可信,并且为在项目论证阶段不具备完备的总体数据支持的条件下,进行其他型号导弹的初始对准精度指标分配提供了理论依据。     

消除FOG—ARW对初始对准影响的研究

光纤陀螺(FOG)作为光学惯性敏感器,与传统机械陀螺相比,具有角度随机游走(ARW)等一些特有的性能指标,ARW对导航系统性能具有重要影响。从光纤陀螺的光路、电路结构分析随机游走产生的机理,并从数学的角度阐述角度随机游走的定义;分析角度随机游走对初始对准的影响;提出利用卡尔曼滤波器有效消除角度随机游走对初始对准影响的方案并通过仿真验证了此方案的有效性。     

SINS静基座初始对准的超球体采样STFUKF算法

初始对准是实现惯性导航高精度的一项关键技术。无迹滤波(UKF)在SINS系统静基座大方位失准角初始对准中计算量大,在不精确或错误的噪声统计情况下,收敛速度变慢,估计精度下降,甚至滤波发散。针对这一问题,将超球体采样与强跟踪无迹滤波(STFUKF)算法相结合,提高了运算速度和对准精度。利用SINS的非线性误差模型,通过数字仿真将卡尔曼滤波、UKF和STFUKF的性能进行比较,证明该方法具有精度高、抗干扰性好、跟踪能力强的特点。     

一种基于天线布局的姿态测量算法研究

该文针对姿态测量过程中求解整周模糊度计算复杂度高的问题,提出一种基于天线布局的姿态测量方法。该方法在一定的测量误差下,采用特定的方式配置姿态测量天线组,通过天线配置的约束信息确定载波相位的整周模糊度差,并使用短基线和中基线分别进行姿态粗测和精测,达到快速姿态测量和提高精度的目的。使用这种方法进行飞行器姿态测量时可以不必求解整周模糊度,避免了复杂的整周模糊度搜索算法,进而提高了姿态测量速度,该方法非常适用于飞行器的快速测姿。     

分布式航天器相对状态测量方法研究

分布式航天器队形保持、交会对接等任务需要实时、高精度地测量航天器间相对状态。在分析国内外研究现状的基础上,提出分布式航天器间相对状态测量的方法。对同步组网方式、相对测距方法、抑制泄漏干扰和多址干扰等航天器间相对测量的关键技术问题进行了研究。     

自旋卫星几何定姿限制条件及误差分析

几何方法是自旋稳定卫星姿态确定的基本方法,但在实际工程应用中常出现计算精度较低的问题。针对此问题,文中系统分析了利用不同观测量进行自旋稳定卫星姿态确定的几何计算方法,推导了各类计算公式的限制因素、误差敏感特性、使用条件等;并以某颗风云气象卫星测控过程中的实际观测数据为例,给出了其几何定姿偏差较大的几段数据的原因分析;探讨了提高几何定姿精度的途径。研究结果对自旋稳定卫星定姿精度的分析与提高,事后定姿计算精度方面均有一定的参考意义。     

基于可观测度分析的捷联惯导初始对准方法

输出校正和反馈校正是捷联式惯导系统初始对准的两种传统方法,可观测度是衡量卡尔曼滤波状态估计效果的量度。为提高捷联惯导初始对准的精度,分析了状态的可观测度与反馈校正对初始对准精度的影响,得出状态的估计效果与使用的校正方法有关,正确的反馈量可提高估计精度。因此,该文提出了一种基于可观测度分析的自适应反馈校正方法,并分别使用3种校正方法进行地面静基座初始对准仿真实验,实验结果表明此方法可有效提高对准精度。