粒子群算法优化的捷联罗经初始对准方法

初始对准是惯导系统的关键技术,罗经法对准是实现捷联惯导系统初始对准的重要手段。罗经对准回路的参数选择直接影响对准结果的好坏。对于不同的捷联惯导系统,罗经回路的最优参数也是不同的。传统的方法是根据经验以及大量的反复试验确定罗经对准参数,不能保证对准参数为最优。针对此问题,提出以水平罗经对准回路阻尼振荡周期T_(d1)和航向罗经对准回路阻尼振荡周期T_(d2)为寻优目标,用粒子群算法对参数(T_(d1),T_(d2))进行寻优的方法,以确定出满足条件的最优对准参数,从而提高捷联罗经初始对准的性能。实验结果表明:粒子群算法能够快速、准确地搜索出罗经对准回路的最优参数,提高捷联罗经对准的性能。将粒子群算法应用到捷联罗经初始对准中是有效的。     

陀螺罗经法与匹配对准法的类比研究

本文对捷联式惯导系统初始对准的陀螺罗经法和匹配法进行了比较研究，揭示了两者之间存在的相似性。从理论上提出一种新的匹配对准算法，该算法可以消除由于挠曲变形所引起的角速度干扰。本文还引入一种特殊的坐标变换，说明这种匹配算法与罗经法具有相同的数学形式     

伪静态环境凝固惯性系快速对准算法（英文）

惯性导航系统在开始工作时需要进行初始对准从而确定初始姿态。提出了一种与经典的对准算法如陀螺罗经或卡尔曼滤波技术不同的凝固惯性系快速(IF3)对准算法。可在任意初始误差条件下进行对准,且能适应高频扰动环境。将姿态矩阵分解成地球自转、惯性速率和对准矩阵三个部分。对准矩阵依靠两组分别处于不同惯性系里的观测向量确定。通过采用前置平滑滤波、层叠采样和二重积分技术,对准精度显著改善。在载车发动机怠速运行和人员上下车扰动条件下,60 s 对准误差优于 1 mil (1s ),180 s 对准误差优于 0.6 mil(1s ),300 s 对准误差优于 0.4 mil(1s )。实验结果证明了 IF3 对准算法的快速性、准确性和鲁棒性。     

捷联惯导系统罗经法自对准

研究了摇摆状态下捷联惯导系统罗经法自对准技术,设计了水平、方位精对准参数以及基于MATLAB／SIMULINK的参数分析系统,最后进行了基于VC＋＋6．0的捷联惯导系统罗经法自对准的软件设计、仿真分析与精度评估。仿真结果表明,罗经法自对准在不同海情、不同初始姿态误差角、全方位、带量化误差的条件下均具有较高的对准精度、较好的快速性和动态品质,能够满足捷联惯导系统在摇摆基座下实现自对准的要求,同时为下一步的工程应用提供了依据。     

极点配置对SINS罗经对准性能影响

分析了罗经对准基本原理。基于常见的几种罗经极点配置方案及其对准性能与不足,将一个二阶振荡环节和一个临界阻尼环节相串联,把4个极点配置在同一个圆上,得到一种新的极点配置方案。该配置方法既保证了对准算法的快速跟踪性能,又兼顾对准精度。采用车载晃动对准数据和风扰条件下的车载导航数据,比较了不同极点配置的对准效果。试验说明,新的极点配置方案可以跟踪载体低频姿态角变化,在180 s内完成SINS对准过程;该方法能够克服大风扰动影响,提高SINS晃动基座对准精度。针对大失准角条件下的对准问题,通过相平面分析证明,罗经回路产生的非线性罗经驱动力矩同样可以将数学平台驱动到导航坐标系,实现大失准角条件下的快速对准。     

基于外参考速度辅助的行进间罗经法对准

为实现行进间罗经法对准,将外参考速度引入,同时设计不同机动方式下的罗经法控制回路参数调节规律提高对准精度、缩短对准时间。首先分析线运动对罗经法对准造成的影响,设计基于外速度辅助的行进间罗经法对准方案;然后利用对准回路传递函数进行误差分析,分析不同机动给对准精度造成的影响;最后提出不同机动方式下的罗经法对准回路控制参数设置规律。仿真结果表明基于外速度辅助的行进间罗经法对准能有效完成捷联惯导在匀速直线运动中的对准。根据设置规律调节对准回路中的控制参数,可以抑制80%以上由载体摇摆造成的低频干扰,将航向误差的振荡幅值降低为原来的1/2,有效提高了对准精度。     

基于双速度模式的多级惯性系动基座粗对准算法

由于传统载体系速度(V~b)辅助惯性系对准算法(IA)中的近似忽略项,不可避免的存在模型误差问题将会影响捷联惯性导航系统对准精度,且会随载体速度增大而更加明显。对传统多级IA算法进行改进,提出基于双速度模式的惯性系初始对准算法来解决其模型误差问题且不牺牲其对准精度的稳定性,同时利用回溯计算来逐步提高对准精度,保证对准快速性。最后,通过仿真和车载半实物仿真试验进行验证。车载半实物仿真下,传统V~b辅助IA算法、传统多级IA算法以及改进多级IA算法在120 s的航向对准精度分别为-0.779°、1.747°和-0.314°,5次半实物仿真航向对准精度均方误差分别为0.7082°、2.6482°和0.3392°。试验结果表明采用所提出的双速度模式的多级惯性系粗对准算法具有优越的性能。     

低成本捷联惯导系统初始对准方法

为了缩短低成本捷联惯导系统初始对准时间并提高对准精度,给出了一种基于微型电子罗盘的初始对准方法。首先利用电子罗盘辅助加速度计完成粗对准,然后,分别设计了自适应扩展卡尔曼滤波器和平淡卡尔曼滤波器（UKF）用于精对准。实验结果显示,在系统量测噪声方差阵未知时,在滤波器中加入自适应方法能有效的提高对准精度;而采用非线性滤波的UKF算法,即使在粗对准之后方向失准角比较小的情况下,也可获得比线性滤波更优的对准精度和快速性。     

最优控制理论在复合式平台罗经快速初始对准中的应用研究

本文提出利用最优时间控制和状态观测器理论实现对既有摆性又有加速度计作为传感器进行控制的复合式平台罗经的快速初始对准方案，使复合式平台罗经在很短的时间内完成初始对准。经分析和计算机仿真，该方法能使该罗经的初始对准时间缩短至原来的１／４左右，因此是一种有效的初始对准方法，而且也可以推广应用于目前正在使用的平台罗经中。     

一种船舶漂浮状态下捷联惯导快速自对准方法

为解决无外部参考信息船舶SINS漂浮状态下捷联惯导快速自对准问题,提出了在粗对准阶段采用时变参数罗经法、精对准阶段采用卡尔曼滤波精对准的方案。传统方案中罗经对准方案常常被用于精对准,这里采用大方位失准角条件下时变参数的罗经法进行粗对准,代替目前成熟的凝固法粗对准方案,在大方位失准角条件下同时利用东向通道和北向通道的速度误差进行控制回路反馈,在方位对准初期采用较大的阻尼振荡频率使大方位角快速减小,随后逐渐减小阻尼振荡频率以提高收敛精度,在经历1.4个振荡周期之后,方位失准角收敛到较小范围后,此时切换到卡尔曼滤波精对准阶段。通过实测试验数据的仿真表明,在船舶漂浮状态下经过不到4 min的时变罗经方位对准,能达到凝固对准法5 min时的对准精度,从而节省了对准时间。