Study on Time Synchronization in the Guided Rocket's Transfer Alignment

为解决制导火箭弹传递对准中主子惯导信息时间不同步问题,分析了主惯导参考信息时间延迟对传递对准的影响,给出了时间延迟的补偿方法.该方法先将时间基准统一到主惯导参考信息到来时刻进行卡尔曼滤波,再通过时间更新得到当前时刻子惯导的误差估计值.仿真结果表明该方法能够有效地解决时间延迟问题,且易于工程实现.     

快速传递对准中时间延迟误差补偿方法

传递对准是机载、舰载武器装备惯导系统首选的初始对准方法,传递对准时主惯导系统的信息在传递给子惯导系统时存在一定的时间延迟,会极大地影响传递的精度.以"速度+姿态"匹配快速传递对准为例,提出了一种利用主惯导姿态矩阵预测来解决快速传递对准中主惯导数据时间延迟的方法,并对该方法进行了仿真.仿真结果表明,该方法可以有效地提高初始对准的精度.     

传递对准中时间延迟的补偿方法

在机载战术导弹动基座传递对准过程中,主惯导数据传递给弹载计算机有时间延迟因而会影响传递对准中卡尔曼滤波器的收敛速度和精度.研究分析了从机载火控计算机所传递的主惯导数据以及这些数据的延迟时间,提出直接利用主惯导姿态四元素、载机角速度和延迟时间等主惯导数据进行四元素计算,得出延迟后的主惯导姿态四元素,进而获得补偿后的量测失准角的算法,并建立基于"速度 姿态"匹配方式的传递对准仿真模型进行验证,仿真结果表明该算法能有效的抑制时间延迟所造成的影响.     

速度加角速度匹配传递对准方法研究

以主惯导和子惯导的速度差和角速度差作为观测量,设计速度加角速度匹配传递对准方法。推导了速度加角速度匹配微分方程,建立了速度加角速度匹配的线性滤波模型。速度加角速度匹配传递对准方法作为计算参数匹配法和测量参数匹配法的结合,比较传统的速度匹配传递对准方法利用了更多的观测信息,因此,对方位的估计精度高,估计时间短。     

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。     

基于UKF的MEMS捷联惯导传递对准方法

在飞行器导航系统优化问题的研究中,为解决MEMS捷联惯导(SINS)传递对准精度低和对准时间长的问题,提出了一种采用无迹卡尔曼滤波(UKF)的MEMS-SINS传递对准方法.首先利用欧拉平台误差角表示主子惯导坐标系之间失准角的方法,建立MEMS-SINS传递对准的大失准角误差模型.然后对建立的模型采用UKF滤波算法,使用确定性样本的方法来处理传递对准模型的非线性问题.最后对提出的传递对准方法进行仿真验证,并与扩展卡尔曼滤波(EKF)进行比较.仿真结果表明:在传递对准过程中,UKF获得了比EKF更好的对准精度和更短的对准时间,基本满足了战术级导航系统传递对准的精度要求.     

强跟踪滤波器在潜射运载器传递对准中的应用

潜射运载器在发射前进行精确的传递对准十分重要.然而潜射运载器的传递对准精度会因为潜艇挠曲变形而受到严重影响.为了解决艇体挠曲变形给运载器传递对准精度带来的不利影响,对强跟踪滤波器在潜射运载器动基座传递对准中的应用进行了研究,设计了强跟踪滤波器,仿真结果表明在潜艇具有很小的机动以及考虑艇体挠曲变形的条件下能够较好地估计出从惯导相对主惯导的失准角.由于该方法不必建立艇体挠曲变形的复杂模型,使得解决挠曲变形对传递对准精度影响的问题大大简化了,具有一定的工程意义.     

车载远程制导导弹传递对准方法研究

针对陆基武器捷联惯导的快速精确初始对准问题,对车载武器在俯仰机动下的传递对准方法进行了研究。首先,以发射车定位定向系统作为主惯导,根据“速度+姿态阵”匹配传递对准原理,建立了子惯导姿态误差方程和速度误差方程;其次,基于可观测性矩阵奇异值分解的可观测度分析方法,分析了仅有俯仰机动时各状态变量的可观测度;最后,对所提出方法的对准精度进行仿真计算,其结果表明,状态变量的估计效果与可观测度分析一致,对准误差在10s内达到角分级。     

机载捷联惯导传递对准可视化仿真平台设计

设计机载捷联惯导传递对准效果及性能的仿真平台.通过研究传递对准惯导理论,分析各组成模块,提出用Visual c++与Matlab混合编程技术实现平台的搭建和仿真解箅.种设计方案避免了用VC++建立传递对准数学模型,简化了编程的难度,同时避免了Matlab运行速度慢的缺点.仿真结果证明平台可以分析机载捷联惯导传递对准效果及性能,并能够设置惯导系统的各项仿真参数,适应不同精度的惯导系统的仿真要求,并能够规划多种航迹,用于传递埘准方案的精度评估,为实际飞行中的动基座快速对准提供参考,并大大降低了传递对准仿真的工作量.     

传输过程中基准信息的品质研究

针对传递对准基准信息传输性能评估问题,研究传输环节对信息品质的影响因素,得出基准信息品质与子惯导实际得到的基准信息精度之间的关系,分析各传输环节导致基准信息品质下降的机理,得出对时间延迟进行合理补偿可以等效为对多种传输环节对基准信息精度的影响进行补偿的结论,提出对其修正的方法和手段。     

车载战术导弹传递对准仿真研究

研究了车载战术导弹发射前的传递对准问题。提出了将主惯导安装于导弹发射架上,利用导弹发射前发射架的俯仰运动作为激励加快传递对准过程的方法。推导了弹载子惯导的误差方程和用于传递对准的量测方程。根据推导的方程设计了卡尔曼滤波器实现速度加姿态匹配传递对准。针对导弹发射前载车的典型运动情况进行了仿真。仿真结果表明,在载车运动过程中弹载子惯导的水平姿态误差角估计误差可在30 s内减小到2’以内,通过导弹竖起过程中角运动的激励,航向误差角估计误差迅速减小到3’以内。     

捷联惯导系统任意失准角双模型快速传递对准

传递对准是机载和舰载装备惯导系统初始对准的首选方案,由于传递对准大多在恶劣的外部环境下进行,使得常规的线性误差模型不能准确的描述传递对准过程中的误差传播特性,所以国内外研究者提出了一系列的非线性误差模型,但是这又带来了非线性系统状态估计时计算量较大的问题。针对这一问题提出了一种双模型快速传递对准方法,在传递对准的初始时刻,失准角较大时,采用基于速度加四元数匹配的非线性误差模型和非线性滤波算法如Unscented卡尔曼滤波进行传递对准状态估计,当失准角的估计达到一定的精度后对子捷联惯导进行一次校准,再切换到基于速度加姿态角匹配的常规线性误差模型和常规卡尔曼滤波,仿真结果表明,该方法能够获得比单独使用线性误差模型或非线性误差模型高的对准精度,并且计算量比采用非线性误差模型时大大减小。     

车载传递对准技术研究

针对陆基动平台武器捷联惯导系统动基座传递对准问题,研究了传递对准的基本原理,建立了地面武器弹载子惯导系统(SINS)动基座速度匹配传递对准的误差模型,并考虑SINS的惯性器件误差.根据速度匹配传递对准原理,推导了速度匹配方式下载车主惯导系统(MINS)与SINS导航解算速度之差的量测方程.在此基础上,设计了一种传递对准...     

动基座条件下组合导航初始对准研究

初始对准是影响惯性导航系统的导航精度的重要因素,通过对惯性导航(INS)/全球定位系统(GPS)组合导航系统初始对准进行研究,利用GPS信息来辅助INS进行初始对准,来提升初始对准的精度和对准时间.在粗对准阶段,利用载机主惯导对子惯导进行装订,完成子惯导的粗对准;在精对准阶段,有效地利用GPS信息,采用速度匹配方式,并设计了组合对准滤波器,进行仿真验证.仿真结果表明:组合导航系统的初始对准能在15 s内完成对准,且能够达到7mrad的精度.     

舰载条件下一种新的传递对准方案与仿真研究

传递对准是战术舰载武器惯导系统初始对准的一种有效方法;针对舰载捷联惯导系统的初始对准问题,提出了一种新的动基座快速传递对准方案——速度+角速度匹配方案;给出了这种方法的数学模型,采用一种简单的航行轨迹,在三种典型的海况下,对这一传递对准方法中子惯导姿态误差角,速度误差和舰船甲板变形进行了卡尔曼滤波估计及精度分析;研究结果表明,速度加角速度匹配方法具有稳健的对准精度和快速性,估计精度随海况变化不大。     

H∞次优滤波在角速度匹配传递对准中的应用

角速度匹配传递对准的量测量是主惯导的高精度陀螺测量信息与子惯导的陀螺测量信息之差,将角速度匹配传递对准的量测量送入卡尔曼滤波器进行信息融合,以获得导航系统误差的最优估计值.通过对角速度匹配传递对准的系统状态模型和量测模型的构建与分析,在将机翼弹性变形等干扰项为有色噪声时,采用H∞次优滤波的角速度匹配传递对准方式估计弹体的安装误差角与姿态失准角,从而实现机载导弹武器系统的快速传递对准.仿真结果表明,基于H∞次优滤波的角速度匹配传递对准,能有效抑制实际应用中弹体的机翼弹性变形等外界不确定噪声的干扰,在确保传递对准鲁棒性能的同时,可以获得良好的快速性能和滤波精度.因此,作为一种空中飞行的对准方法,采用H∞次优滤波将干扰项作为有色噪声应用于角速度匹配传递对准更符合工程应用的实际情况.     

大方位失准角传递对准非线性模型研究

针对惯导系统大方位失准角传递对准的非线性误差方程不准确问题,同时考虑杆臂效应和挠曲变形两种主要误差因素来建立挠曲变形和杆臂效应加速度一体化误差模型,从而完善惯导系统大方位失准角传递对准非线性模型.针对非线性滤波的稳定性和快速性问题,采用比例修正无味卡尔曼(UKF)滤波模型估计姿态失准角,并采用速度匹配算法对模型的正确性和滤波的有效性进行仿真验证.结果表明,该模型在大方位失准角传递对准时可以满足对准精度和时间的要求.     

基于惯性系的旋转式惯导系统快速对准算法

针对船舶大幅角晃动和线运动等复杂干扰,导致旋转式捷联惯导系统初始对准性能下降的问题,设计了基于惯性系的旋转式捷联惯导系统快速初始对准算法.针对旋转式捷联惯导系统的误差特性,设计了基于惯性系的粗对准方案;并提出了一种改进的罗经对准算法,达到缩短对准时间和提高对准精度的目的.仿真实验证明:该方法可以实现快速初始对准,7 min航向精度达到1.35′.     

LS-SVM在车载SINS大方位失准角传递对准上的应用

针对车载捷联惯导系统工作环境恶劣且子惯导系统精度低,使用传统的Kalman滤波进行传递对准存在精度低、实时性差的问题。根据车载特殊环境提出了一种基于LS-SVM的大方位失准角速度匹配传递对准方法,采用传统Kalman滤波器的输入输出样本对LS-SVM滤波器进行训练,避开了经典SVM求解时的优化运算,使其复杂度大大降低。在相同条件下与传统Kalman滤波仿真结果对比,LS-SVM方法的引入可以使系统对准时间缩短近50%,并适当提高了系统的对准精度。     

辅助机载惯导快速对准的光学测量装置

机载惯导系统在地面静基座对准需要较长的对准时间,严重影响飞机的出动速度。为辅助机载惯导进行快速、精确的对准,设计了一种通过对飞机上的标志点进行激光测距从而获取航向信息的装置。描述了该测量装置的构成和基本原理,推导了利用该装置测量飞机航向角的测量公式,给出了标定和测量的完整流程。通过仿真实验对测量仪测距误差、俯仰及方位测角误差进行了分析,证明该装置能够满足惯导快速对准的精度需求。