权值动态分配的GFSINS多角速度加权平均融合算法

针对单一角速度算法解算精度不高,提出将最优加权平均法应用于GFSINS角速度解算中。针对实际应用中各种算法无法准确获取到角速度解算误差方差的情况,给出了一种对方差进行实时估计,再基于最优权值分配原则来动态分配权值的加权融合算法;对积分法、开方法、微分法和对数法四种角速度算法进行了有效融合,并完成了仿真。仿真结果表明,即使精度最低的积分法参与加权融合,也能进一步提高融合精度,同时还验证了加权平均法在系统角速度解算中的有效性,融合后,角速度精度比对数法提高了一倍。     

无陀螺捷联惯性导航技术

无陀螺捷联惯性测量装置与传统捷联惯导系统的主要区别是角速度的获取方式不同,角速度的解算精度是无陀螺捷联惯性导航系统的核心问题,决定了系统的性能及实际应用的可行性。本文剖析了无陀螺捷联惯性测量装置的误差来源,建立了无陀螺捷联惯性导航系统角速度解算数学模型,并重点探讨了加速度计元件误差对角速度解算精度的影响。进行了无陀螺捷联惯性测量装置试验,结果表明,尽管计算误差较大,但无陀螺捷联惯性测量装置可以反映出运动平台的角运动规律,实际应用中对加速度计精度和计算机速度要求较高,另外应寻找更好的算法尽量补偿角速度解算误差。     

无陀螺惯性测量单元设计及仿真分析

在简述无陀螺惯性测量单元(GF-IMU)测量角速度的一般原理的基础上,提出了一种九加速度计的配置方案及其角速度解算方法.该算法利用加速度计输出的测量信息直接求得所测量的角速度的绝对值,没有积分运算引入的迭代误差,在一定程度上提高了载体角速度的解算精度.针对该九加速度计配置方案在解算载体角速度时,存在需要开方及符号误判等不足,提出一种解算角速度的微分算法,彻底消除解算过程中开方及符号判断带来的误差,提高了系统精度和实时性.仿真分析证明了方案的可行性和算法的有效性.     

全加速度计惯性测量系统角速度解算方法的优化

全加速度计惯性测量技术是利用加速度计代替原来的陀螺来解算载体的姿态和位置信息。利用十二加速度计惯性组合配置方案的冗余信息,通过积分法、开平方法和迭代法解算出三种角速度,然后依据加权平均原理将上述三种角速度信息进行数据融合并对角速度进行补偿。经过算法补偿,解决了角速度误差随时间积累而发散的问题,同时解算精度得到了大幅提高。通过实验,将由全加速度计惯性测量系统输出信息解算出的角速度值与理论角速度值进行比较。通过对比,开平方法和迭代法相对于积分法对角速度解算误差的发散均有较好的抑制效果,应用加权平均法相比其他三种方法得到的角速度精度更高,且误差不随时间发散。为该研究领域提供了较好的参考。     

GFSINS姿态角速度双路组合方案设计

针对无陀螺捷联惯导系统解算载体姿态角速度精度不高的系统瓶颈,分析现有的一种九加速度计配置方案角速度信息输出特征,提出通过改进解算方法,在载体上同时获取两套相对完整而独立的姿态角速度信息从而构成姿态角速度双路组合方案的设想,并且在该组合方案中引入反馈型自适应神经网络,通过设置合理的神经网络学习周期,提供更逼近真实值的加速度计输出,结合包含加速度计误差少、没有加速度计误差积累两种优点的姿态角速度辅助算法,以获得更高精度的载体姿态角速度输出,进一步提高无陀螺捷联惯导系统导航精度.仿真结果验证了该设计思想可行性,并且证明了角速度双路组合方案相对普通角速度解算方案在精度上的优势.     

一种用于无陀螺捷联惯导系统的角速度融合算法

无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)是用加速度计的合理空间组合解算出载体的角速度。载体角速度的解算精度是GFSINS的技术关键。在分析GFSINS九加速度计配置方案的基础上,提出一种新的角速度融合算法,消除该方案解算过程中开方计算及符号判断带来的误差。该算法还明显抵消了加速度计输出中包含的常值零点偏移误差和温度漂移误差等,具有实时性好、计算量小、通用性强的优点。仿真计算表明该算法可行,并能在一定程度上提高系统解算精度。     

基于角速度频域重构的旋转矢量解算

传统的旋转矢量解算对角速度一般采用多项式重构,而实际中在高动态环境下用多项式重构角速度的精度不高.从信号重构理论出发,研究了在对角速度信号进行频域连续重构的基础上进行旋转矢量解算,并对其在捷联惯性导航系统姿态矩阵实时求解中的应用进行了仿真.仿真结果表明,在高动态环境下新算法比传统算法更能有效地抑制不可交换误差,对于提高捷联惯性导航系统精度具有重要的意义.     

旋转式捷联惯导系统解算结构

分析了转位机构角速度误差和角位置误差对旋转式捷联惯导系统的影响,研究了旋转式捷联惯导系统的基本解算结构,这些对提高旋转式捷联惯导系统的精度具有十分重要的意义。详细介绍了角度调整型和角速度调制型两种旋转式捷联惯导系统的基本解算结构,给出了转位机构角速度误差和角位置误差在这两种解算结构下的误差传播特性。研究结果表明,对于角速度调制型解算结构,恒定的转位机构角速度误差等效于方位常值陀螺漂移,将对系统精度产生很大的影响,转位机构角位置误差与两个水平方向的角速度互相耦合,产生两个水平方向上的角速度误差;对于角度调制型解算机构,转位机构的角速度误差和角位置误差不引入到捷联回路,对捷联回路不产生影响,但是在IMU姿态到载体姿态变换的过程中,转位机构角位置误差引起载体航向误差,且航向误差的大小与转位机构的角位置误差相等。     

H∞滤波在无陀螺捷联惯导系统中的应用

无陀螺捷联惯导系统角速度解算精度不高是其难以实现工程化瓶颈问题.为此,首先深入分析了无陀螺捷联惯导系统的角速度解算原理,并推导出了所用加速度计配置方案的角速度解算方程.然后创造性地构建了Kalman滤波器的状态方程和滤波方程,突破了以往采用Kalman滤波时必须引入额外观测信息(如GPS观测值)的模式.在此基础上构建了系统的H∞滤波器,并借助某型导弹的弹道数据,在外部噪声分别为白噪声和有色噪声的条件下对积分法、开方法、卡尔曼滤波器和H∞滤波器进行了仿真比较,验证了H∞滤波器具有较高的解算精度和对系统的不确定性具有良好的鲁棒性.     

基于加速度计的单轴旋转自主式寻北方法

基于加速度计的无陀螺寻北方法是无陀螺惯性导航必须解决的关键问题。目前加速度计的分辨率无法直接敏感地球自转北向分量,文中设计了一种基于定轴旋转的自主式寻北模型。通过将地球自转北向分量加载在载体旋转角速度上,实现加速度计间接敏感地球自转北向分量,从而进行寻北的功能。该模型可以实现载体任意状态下的寻北功能,并精确解算载体姿态。分析了影响寻北精度和姿态解算精度的几个主要因素。仿真结果表明:加速度计的分辨率和信号采集精度是决定模型寻北精度和和姿态解算精度的关键要素。当加速度计分辨率为5×10-6g,信号采集精度为9mV时,其寻北和姿态解算精度可以达到0.20。     

机动误差自动补偿在平台罗经中的应用

在平台罗经中,机动误差是影响系统精度的一个重要因素。为了解决这一问题,本文提出了一种对机动误差进行自动补偿的方法,该方法以断摆补偿和加速度补偿为基础,对海情自动判别,从而使机动误差的补偿更加及时、准确,提高了系统精度和可靠性。     

On the comparative optimal analysis and synthesis of four-bar function generating mechanism using different heuristic methods

In this research, optimal synthesis of function generation of four-bar linkages is investigated using different heuristic optimization methods. The novelty of this study is that we considered the five precision point’s distribution and both stroke angles of the follower and crank links as the optimization variables. Therefore, a non-linear optimization was done with seven variables. Different optimization techniques, including heuristic and gradient based methods were used for optimization and were completely compared. Finally, general solutions were found and distribution of precision points for some desired functions was rationalized. GA-Hybrid seems to be the best method in finding global optimums in cases that the problem is sorely nonlinear, and also it is fast. Even it seems that distribution of precision points is independent of stroke angles of the follower and crank links. Some precision points are out of the design domain, and they are sorted in a way that they can describe the behavior of desired function better.     

投影散斑相关法测量精度影响因素的综合分析

本文用实验方法对影响投影散斑相关方法测量精度的几种因素进行分析和研究,从理论上分析和评价记录场角、投影视场角、离焦对测量结果精度的影响,以及这三种因素的综合影响,指出投影散斑相关方法具有较高的测量精度,能应用于位移的实际工程测量。     

Complexity of chaotic binary sequence and precision of its numerical simulation

Numerical simulation is one of primary methods in which people study the property of chaotic systems. However, there is the effect of finite precision in all processors which can cause chaos to degenerate into a periodic function or a fixed point. If it is neglected the precision of a computer processor for the binary numerical calculations, the numerical simulation results may not be accurate due to the chaotic nature of the system under study. New and more accurate methods must be found. A quantitative computable method of sequence complexity evaluation is introduced in this paper. The effect of finite precision is evaluated from the viewpoint of sequence complexity. The simulation results show that the correlation function based on information entropy can effectively reflect the complexity of pseudorandom sequences generated by a chaotic system, and it is superior to the other measure methods based on entropy. The finite calculation precision of the processor has significant effect on the complexity of chaotic binary sequences generated by the Lorenz equation. The pseudorandom binary sequences with high complexity can be generated by a chaotic system as long as the suitable computational precision and quantification algorithm are selected and behave correctly. The new methodology helps to gain insight into systems that may exist in various application domains such as secure communications and spectrum management.     

VOGL-BP网自适应Kalman滤波器在导航中的应用

针对当前自适应Ｋａｌｍａｎ 滤波在导航中的应用存在滤波不稳定和对导航精度的提高幅度有限的现状,本文首次提出了将ＢＰ 神经网络运用到Ｋａｌｍａｎ 滤波器中来形成ＶＯＧＬ－ ＢＰ网自适应Ｋａｌｍａｎ 滤波器来提高滤波的稳定性和滤波的精度。经过大量的模拟实验证明,该方法是切实可行的,能有效地提高滤波的稳定性和精度。     

弹性力学平面问题中一类无奇异边界积分方程

从理论上提出一种新的方法，归化出间接变量无奇异边界积分方 程. 采用Lagrange二次单元，建立一个数值求解框架系统. 此外，基于问题的计算区域的 特殊性，给出一种边界近似方法. 数值算例表明该方法所取得的数值结果与精确解相当接 近，特别是边界量的数值结果. 此外，该方法容易被推广到三维问题. 和已有的直接变量的情形相比较，具有优点：1)无需处理HFP积分. 大大降低处理问 题的复杂性，并提高了计算效率和解的精度；2)摆脱了问题的具体形式，进入纯代数操作. 这样做的好处是从理论上建立一种普遍适用的方法，不仅适用于弹性力学问题，同样可应用 于其它问题，如位势问题, Stokes问题等. 3)提供了一种计算CPV积分的方法.     

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。     

一种提高车载定位定向系统定位精度的方法

在车载定位定向系统中,通常采用停车修正或引入GPS等外信息校正系统,这会降低陆地武器装备的战场生存能力和自主性。基于上述情况,分析了惯导系统以及与里程计构成的航位推算系统的误差模型,得出了惯导系统短时间内定位精度高以及航位推算系统定位误差随时间增长缓慢的规律。据此推导并提出了一种提高系统定位精度的方法,该方法不需要停车或外部信息,首先利用惯导系统对航位推算系统进行校正,估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差并进行补偿;之后利用航位推算系统对惯导系统进行校正;采用加权函数对系统位置输出进行加权优化处理。理论分析和仿真实验表明利用此方法在2 min内能估计出里程计标度因数误差和载车的安装误差,估计精度在90%以上;加权后的位置输出精度在0.2%D(D为里程)以上。     

基于正弦曲线拟合法实现陀螺罗盘快速精寻北

在对陀螺罗盘精寻北进行研究的过程中,发现陀螺罗盘精寻北耗时很长,不能满足要求,而在保证精度的前提下缩短其精寻北时间是作战需要。为了兼顾陀螺罗盘精寻北的精度和效率,分析了精寻北时陀螺灵敏部摆动模型,发现陀螺灵敏部绕当地子午面做有偏移的正弦摆动,于是提出了一种正弦曲线拟合算法以解算陀螺罗盘仪器中心的方位角。实验表明,利用1/4周期的数据进行正弦曲线拟合寻北,精度略低于积分法,精寻北时间却可由传统积分法的150 s减至37.5 s,大幅缩减了寻北时间。因此,正弦曲线拟合算法是提高陀螺罗盘寻北效率的有效途径。     

伪卫星/惯性飞机自动着陆导引技术

为进一步提高飞机精确进场着陆导引能力,减少着陆事故的发生,研究了基于伪卫星/惯性组合的自主着陆导引技术.在研究伪卫星布局与数量、时间同步等问题的基础上,利用伪卫星区域定位系统（RPS）与惯性导航组合的定位技术,不仅精度高、工作连续可靠,而且抗干扰能力强.仿真结果表明了该技术的可行性,对保障航行安全具有重要的意义.