弹载惯性/卫星/星光高精度组合导航

选取捷联惯导系统误差作为组合导航系统状态,利用捷联惯导与卫星导航系统各自的位置输出构造量测,设计惯性/卫星组合导航算法。在惯性/星光组合导航算法设计中,对星敏感器安装误差进行建模并也列入组合导航系统状态,利用星敏感器输出的姿态矩阵和根据惯导输出计算得到的等效姿态矩阵构造量测。从而,利用联邦滤波技术设计出弹载惯性/卫星/星光高精度组合导航方法。该组合导航方法的仿真结果表明,其定位、定姿精度分别达到12.1m(3σ)和0.27′(3σ),而且能够有效标定出惯性器件的随机常值误差和星敏感器的安装误差。     

一种用于旋转捷联惯导系统误差分离与补偿的改进环境函数法(英文)

旋转捷联惯导系统可以有效调制惯性器件常值误差,使系统定位精度得到提高。但系统因内部的旋转运动使得惯性器件的输出需要转化,从而增加了器件综合误差解算的复杂性。文中分析了旋转惯导系统的特性,建立了一种新的惯性器件工具误差模型,对捷联惯导系统下的环境函数误差辨识方法提出了改进方案,对惯性器件工具误差进行辨识分离。同时,针对环境函数矩阵求解时样本少、解算精度不高的问题,提出了利用加权最小二乘法对多样本值进行权重匹配分析的方法,提高了器件误差的辨识精度。实验结果表明,零偏估计及分段分离补偿的方法能较好地补偿惯性器件特性误差,有效提高系统的定位精度。     

一种中低精度捷联惯测装置的不开箱标定方法研究

针对中低精度捷联惯测装置提出了一种实用的不开箱条件下的标定方法．该方法所需测试设备简单，用一套精度较高的惯测装置来标定低精度的惯测装置。文中给出了一套六位置测试方法，理论分析表明，该方法通过最小二乘法能有效的分离了陀螺和加速度计的各项误差。     

整弹不开箱的惯导系统射前小姿态标定方法

为简化中等精度捷联惯导系统的标定步骤,缩短发射准备时间,提高部队反应速度和保障效率,针对实际工程使用的33个参数的惯导系统误差模型的标定问题进行了方案研究.提出了一种适用于整弹不开箱条件下新的7位置标定方法,并对由此带来的转动空间限制问题进行了相应的考虑,有效解决了传统多位置、多速率测试方法难于运用于整弹条件下的惯导误差标定的问题.在考虑存在有转动定位误差为0.1°的情况下,对标定方法进行了相应仿真研究.仿真结果表明采用上述方法可以有效解算出33个误差系数,且得到的误差系数相对误差在7%的范围之内,可以满足部队的一般战斗保障需求,从而验证了方案的实际可行性.     

单轴旋转惯导系统旋转性误差分析及补偿

对单轴旋转惯导系统因旋转而引入的各项误差进行分析,研究其误差特性及补偿方法。针对单轴正反连续旋转方案,在假定惯性测试组件的器件误差和其他非旋转性的误差在精确标定的情况下,推导了因旋转轴安装不正交引起的涡动、轴系间隙引起的晃动、测角器件误差、旋转控制引起的换向超调误差、角位置、角速度不准确等因素而引起的误差的表现形式,定性和定量地分析了各误差对于系统精度的影响。针对对系统影响显著的旋转轴不正交误差,提出了一种基于系统自身旋转轴正反旋转的误差标定及补偿方法并进行了仿真实验。在给定条件下的仿真结果表明,该方法能够准确标定出旋转轴的不正交误差,标定精度达到角秒级。     

捷联惯导基于星体跟踪器的高精度初始对准算法

捷联惯导与小视场星体跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,导航精度受导航初始误差和器件误差的综合影响。基于此,提出一种捷联惯导与小视场星体跟踪器相组合的初始对准算法,对导航初始姿态误差和惯性器件误差进行估计修正。捷联惯导初始对准过程完成之后,在地面准静基座条件下做速度和位置阻尼条件下的惯导更新解算,利用捷联惯导系统的速度误差量测及小视场星体跟踪器的导航误差角测量量,设计组合粗对准算法和组合精对准算法,用于对捷联惯导系统的初始对准误差和惯性器件误差做进一步有效估计。仿真结果表明:对中等精度导航级捷联惯导系统,组合对准后水平姿态精度可提高到2’’,方位精度可提高到5’’。     

基于导航误差的系统级标定方法中时间参数选取原则分析

介绍了捷联惯导系统基于导航参数的标定方法,给出了惯导系统绕三个轴翻滚过程中等效加速度计误差和等效陀螺误差与惯导系统速度误差变化率之间的关系,分析表明,只要精心设计转动顺序,通过观测不同位置、姿态下惯导系统的速度误差变化率,就可以分离出惯性器件各项误差。从实际工程应用出发,分析了标定过程中各位置之间的旋转时间、每个位置上的停止时间对速度误差变化率观测值的影响,在实际应用中,必须将这种不利于惯性器件误差参数估计的影响控制到最小。最后结合实际惯导系统的器件水平,给出了实际标定过程中相邻两位置间的旋转时间的选择范围,以及每个位置上停止时间的一种最优设计方法。     

捷联惯导系统的空中标定方法

从工程实用和维护的角度出发,提出了一种针对机载捷联式系统的空中标定方法。该方法依据捷联惯导系统级标定的基本原理,使用卡尔曼滤波作为估计手段,惯性器件常值漂移、刻度系数误差及惯导系统基本误差项作为状态量,依据外部GPS信息作为观测基准,通过设定的飞行机动动作对各待标定误差项进行激励。仿真卡尔曼滤波结果表明,依据飞机实际运动过程设计的简单飞行轨迹即可以实现对所有误差项的有效激励,各误差项随飞行过程进行逐步收敛。这种系统级空中标定方法不需要飞机作特殊的机动动作,在实际工程中易于实现,且经过一个架次的飞行就可以对惯导系统进行一次标定补偿。     

舰载平台式惯导系统的传递对准

舰载子惯导系统在海上应急启动时需要利用主惯导的信息进行传递对准,以达到快速、高精度启动的目的.同时必须对惯性器件的某些误差进行标定和补偿,以满足舰载惯导系统需要长时间高精度导航的要求.文中对平台式惯导系统采用速度加姿态匹配传递对准方法进行了研究,建立了基于KaIman滤波器的传递对准滤波方程,并在实际系统中对所设计的方案进行了静态和跑车试验,验证了方案的正确性和工程应用的可行性.     

基于北斗差分定位的炮载惯导外场标定

针对炮载惯导设备在外场标定过程中依赖固定基准点的问题,提出了一种基于卫星差分定位的误差标定新方法。该方法将北斗天线的安装误差、惯性器件的失准角以及安装误差等角度误差统一归为非对准误差。首先利用北斗测姿技术提供姿态基准,粗标出上述误差;精标阶段采用卫星差分技术来提供高精度位置信息,完成误差角的精确标定。多组标定结果与传统工厂标定方法结果相差均在0.3mil以内,达到了较高的精度。该方法不仅回避了对固定基准点的依赖,而且避免了滤波带来的繁琐过程,即能保证长时导航的精度,又提高了标定的实时性。     

高精度舰艇航向姿态信息标校方法和测量模型研究

提出了一种基于全站仪(TPS)的高精度航向与姿态信息的标校方法和测量模型。通过对模型误差传递的理论分析,证明该模型的精度足以满足对INS等高精度导航设备动态标校的要求。试验结果验证了这一结论。     

挠性接头细颈的电感测量法

针对挠性接头细颈壁厚测量时所遇到的壁薄易变形,测量空间狭小等问题,在介绍了目前几种测量接头壁厚方法及其优缺点后,重点阐述了双测头电感测量法的工作原理,测量设备的结构装置,对于测量结果采用和差演算法来有效消除测杆变形这项主要误差来源。在分析整套设备的各个误差分量后得出：该装置测量精度达到了1um,该设备具有结构简单,易于实现,测量速度快的优点。另外还可以通过更换相对应的测量夹具分别测量内外接头细颈的壁厚及其锥度。     

惯导系统火箭撬试验数据处理方法

惯导系统火箭橇试验技术在国内还属于一门新兴的试验技术,刚处于起步探索阶段。惯导系统火箭橇试验是验证惯导系统在复合环境下的误差模型、评定制导系统误差模型精度以及分离大过载条件下惯导系统误差系数的有效手段。主要探讨了惯导系统的误差模型,提出了基于火箭橇试验的动态条件下的误差分离和数据处理方案,并对火箭橇试验中数据处理方法进行了分析。这些研究为在我国进一步开展惯性装置火箭橇试验研究提供理论基础。     

火箭橇试验分离制导工具误差的有效性分析

火箭橇试验能在地面提供逼真的飞行环境,是制导系统可靠性检验与精度鉴定的有效手段,代表了未来制导系统测试的一个发展方向。利用火箭橇试验分离制导工具误差是制导系统精度鉴定的核心内容,对此进行了研究:给出了解析式平台制导系统的火箭橇试验方法;推导了制导工具误差系数分离模型;重点对火箭橇试验分离制导工具误差的有效性与精度进行了分析。结果表明,常规解析平台跟踪发射惯性坐标系的情况下,仅能有效辨识少数工具误差系数,系数辨识的精度很大程度上受制于外测精度;进一步分析表明其成因皆由火箭橇试验特性所致。最后给出了三种改善工具误差分离精度的途径。     

竖直轴系倾角回转误差的两种测试方法的比较

在某回转轴系上建立了一系列坐标系,通过坐标系之间的姿态关系分别推导了用水平仪测试法和自准直光管测试法测试主轴轴系倾角回转误差时水平仪和光管的读数表达式。根据水平仪和自准直光管读数中的各个误差组成部分和倾角回转误差在它们中的表达式的区别,得出了水平仪法能测试出主轴回转误差中的一次谐波成分,而自准直光管法则不能测试出回转误差的一次谐波成分的结论。     

速率偏频激光陀螺标定方法讨论

三轴整体式速率偏频激光陀螺由于总是绕其对称轴做等速率的正负旋转运动,通过传统的位置法和旋转法无法对用其构成的捷联式惯导系统进行标定。中讨论了速率偏频激光陀螺在系统中的精确标定方法,指出该方法需要特殊的转台设备,目前尚无法满足,因此提出了一种结合光学方法测量陀螺安装误差角。这种方法利用速率偏频转台自身的旋转角速率对陀螺刻度系数和常值漂移进行简易标定的方法,实验表明该方法可满足系统导航要求。     

七孔探针可压缩流场测量研究

介绍了七孔探针用于亚音速可压缩流的标定方法。作为一种可以同时获得流动速度大小、流动偏角、总压和静压的气动测量装置,七孔探针被广泛应用于各种流动测量,包括可压缩流动。但是它的校准过程周期很长,代价昂贵,影响了探针的推广。本文以数值计算为手段,对七孔探针进行亚音速可压缩流校准与测量的研究。结果表明,其校准拟合精度流动角为2%,内外区的总静压相对标准偏差都没有超过3%,高于相同状态下的实验校准精度。在实际应用中,本方法用于指导传统实验标定方法,可以节约大量的标定时间和成本,使七孔探针在亚音速可压缩流的测量变得简单可行。     

数字图像相关方法若干关键问题研究进展

本文报道了作者及其所在课题组近期在数字图像相关(DIC)测量方法上取得的重要研究进展。主要包括:(1)通过对DIC方法中反向组合高斯-牛顿算法的理论误差分析,提出了新的理论误差公式,进一步证明了反向组合高斯-牛顿算法在提高计算速度和测量精度方面的综合优势;(2)采用提出的理论误差公式,发展了数字散斑场的优化及制作方法,保证了测量结果的一致性和正确性;(3)基于相机阵列和图像拼接技术,发展了超分辨率数字图像相关方法,大大提高了DIC测量方法的应变测量分辨率;(4)提出了大视场条件下的三维系统标定方法,实现了三维测量系统的外参实时标定和多相机测量系统中相机位姿的自动矫正;(5)研制了便携式原位三维测量仪和多尺度DIC测量系统,实现了三维实时数字图像相关测量,进一步满足了DIC方法在工业在线检测和医学领域中的应用需求。     

七孔探针的神经网络校准与制造偏差分析

作为一种可以同时获得流动速度的大小和方向、以及总压和静压的气动测量装置,七孔探针能够被广泛应用于各种大角度的流动测量。但是它的校准过程周期很长,代价昂贵,影响了探针的推广和批量制造。神经网络算法被用于该探针的校准过程,弥补常规校准方法的不足;在掌握足够多数据点的前提下,一个经过优化的神经网络结构使得对校准精度的提高和进一步改善大角度条件下的探针性能成为可能;同时本文利用CFD数值方法分别模拟了两根探针的不可压绕流流动,实现其数值校准过程,通过对结果的比较和对探针制造过程中产生的典型的制造偏差进行分析,研究了典型制造偏差对校准系数和校准精度的影响。