捷联惯导姿态误差模型分析

捷联惯性导航系统以数字平台代替了平台惯导的机械平台。所谓数字平台,即存储在导航计算机中的坐标变换矩阵。四元数和旋转矢量是用来描述捷联惯导系统姿态的两种常用方法。传统的线性误差模型如psi角误差模型、等效倾角误差模型,仅仅适用于误差角非常小的情况。对于误差角比较大的系统,误差模型变得非线性,由此引入旋转矢量误差模型。通过对加性四元数、乘性四元数以及旋转矢量误差模型的分析表明,三者是等价的,并且当误差角很小的时候,乘性四元数误差模型和旋转矢量误差模型可以退化为等效倾角误差模型。     

单轴旋转捷联惯导系统最优转轴选取方案(英文)

捷联惯性导航系统的旋转调制技术是一种自校正方法,它能将惯性测量单元中陀螺仪的常值漂移和加速度计的零偏调制成周期性的信号,通过积分运算消除这些周期信号对系统的影响。从而使得惯导系统在不使用外部信息的条件下,自动补偿由陀螺漂移和加速度计零偏引起的导航误差,提高系统精度。从单轴旋转调制原理入手,详细推导分析了IMU绕任意转轴做单轴旋转时,陀螺和加速度计常值漂移、安装误差、刻度系数误差在单轴旋转下的误差表现形式,基于最大限度消除陀螺和加速度计常值漂移的原则,给出了最优的转轴选取方案。进行了大量仿真和实验,证明了提出的旋转方案的有效性。     

基于MEMS加速度计的弹体滚转角测量方法

为了实时获取弹体飞行时的滚转角姿态信息,提高高速滚转制导弹药的射击精度,提出了一种使用两个MEMS加速度计构成滚转角测量系统的方法。开展了弹上姿态测量惯性传感器的配置方案研究;建立了系统量测方程与基于"当前"统计模型的状态方程;提出了一种改进的自适应UKF非线性滤波算法,采用速度估计自适应方法实现了对过程噪声方差阵的自适应调整,提高了滤波精度。同时,采用最小偏度单形采样策略减少了Sigma点的数量,提高了滤波解算速度。三轴飞行转台仿真实验研究表明:该方法测量精度高,收敛速度快,具有很高的工程应用价值。