三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现

针对高精度光电导引系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求，设计了以速率陀螺为核心构成的三轴陀螺稳定平台。结合某型号电视导引头设计过程，详细介绍了该三轴陀螺稳定平台的结构组成、主要元器件选型，以及软硬件实现。分析了陀螺稳定平台的隔离扰动原理，设计了多闭环复合控制结构，给出了系统各组成部分的模型，合理简化后建立了系统数学模型，并按照频域分析法设计了控制算法。对于陀螺信号噪声问题，设计了小波阈值滤波方法，有效地消除了反馈信号的噪声，提高了系统控制精度。整机测试表明，该陀螺稳定平台满足了导引头系统设计指标要求，具有较高的跟踪精度；能够在实验室条件下，进行多种电视跟踪模拟实验，为实际设备的研制提供了真实有效的数据。     

卫星三轴姿态确定系统的光纤陀螺/星敏感器组合技术研究

为了满足卫星三轴姿态确定的精度要求，提出了基于状态估计法的星敏感器和光纤陀螺组合的方案，并设计了相应姿态确定算法。通过仿真证明：此方案能达到高精度卫星姿态确定系统的要求。     

三轴精密角振动台控制问题探讨

本文详细分析了三轴精密角振动台控制精度的影响因素，然后基于整周期谐波分析法提出了补偿这些干扰的自学习控制方案。仿真结果表明，该控制系统能显著提高系统振动精度，满足设计要求。     

惯导／GNSS／罗兰C／航姿系统组合导航方案

为保证飞行器的导航精度及可靠性,采用了惯导/GNSS/罗兰C/航姿系统的组合导航。该组合导航采用开环组合方式,将多系统导航信息在计算机中进行综合,提高导航信息精度。仿真试验结果说明,所设计的组合导航系统是可行的,能满足任务要求。     

基于SINS/GPS组合的低成本船用姿态确定系统

为了满足船用姿态确定系统的精度和成本要求,提出了基于低精度光纤陀螺捷联惯性系统与GPS双天线定向系统组合的姿态确定方案,建立了相应的组合姿态确定系统,设计并实现了姿态确定算法。通过静态试验和动态船载试验,验证了该组合姿态确定系统的可行性;试验结果表明系统在低成本的条件下具有较高的精度。     

MIMU/GPS组合导航系统研究

根据智能交通对车辆导航和定位的要求，研究了MIMU与GPS松散组合导航系统，以速度、位置作为观测量设计了Kalman滤波器。为了验证系统的性能，利用MIMU实验室测试数据和GPS仿真数据对该组合导航系统进行了半物理仿真，分别给出了纯MIMU、组合导航系统及GPS信号短时间丢失时的位置误差仿真曲线。分析结果表明组合系统具有良好的长期工作精度，能够满足车辆导航和定位的要求。     

基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统实现

为满足长寿命卫星对高精度、高可靠、低功耗、轻重量的姿态测量系统的需求,构建了一种基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统。针对国产半球谐振陀螺和加速度计结构特点,建立了惯性器件配置结构,完成了系统的相关标定,开发了以四元数为基础的姿态算法,利用卡尔曼滤波技术,将惯性姿态测量系统与星敏感器进行组合,实现了工程样机设计。测试表明,在实验室环境下,静态姿态精度达到13.9″(峰值),动态姿态精度达到15.4″(峰值),所研制的工程样机的精度指标能够满足高精度卫星的使用要求。     

矿山井下惯性测量系统的仿真研究

──本文从矿山测量角度分析了用于矿山井下测量的惯性测量系统的实现要求，其中，定位精度要求在１０公里范围内惯性测量系统的相对定位误差（均方根）应达到０．４ｍ～０．８ｍ；对捷联式惯性测量系统的仿真结果表明，陀螺仪常值和随机漂移率为０．０１°／ｈ时，选择合适的ＺＵＰＴ时间，目前的惯性测量系统能够满足井下测量精度要求。     

高精度硅微谐振加速度计频率测量输出电路

硅微谐振加速度计是一种频率输出的MEMS仪表,针对其差动频率输出的特点和对静态与动态高精度测试精度的要求,设计并实现了一种高精度频率输出电路,实现了差动频率的实时相减和静态与动态频率信号输出。对电路及仪表的精度进行了测试,测试结果表明,该电路稳定性可达到1×10-9,全温范围内(-40⁺70℃)非线性优于1×10-7,频率分辨率可达到1×10-5,测试精度满足仪表系统精度要求,使仪表更满足工程应用的条件。根据实际工程应用要求,还对该电路提出了抗干扰设计,进一步提高了该电路的工程应用可靠性。     

基于高性能DSP和高精度A/D的导航计算机系统

为提高某型号低成本捷联惯性导航系统的性能,设计了一套高性能导航计算机系统.研究了目前导航计算机系统的发展情况,针对各种方案的优缺点,以高性能数字信号处理器TMS320C6727(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)和高精度模数转换器件(AD)为核心,设计了一套高精度数据采集、硬件数字滤波和实时信号处理的高性能导航计算机系统.该方案的实验结果表明,在约100 s的跑车时间内,纯惯导位置误差为10 m;此设计方案满足了捷联惯性导航系统小型化、低功耗、低成本和实时性要求的要求,提高了捷联惯导系统的精度.     

分布式多机结构技术在测量型组合导航系统中的应用

介绍了一种分布式多计算机结构测量组合导航系统的结构形式、组合模式、设计特点和滤波技术。该系统由于采用了分布式多计算机结构技术,不仅具有计算能力强,系统功能完善,信息吞吐量大的特点,而且具有可靠性高,调试方便,灵活性好的优点。经过6年的实船使用证明：该系统使用方便,精度高,自动化程度高,可靠性好,受到了用户的好评。     

可视化智能融合导航系统

本文以提高导航系统的精度、可靠性、智能化和可视化程度为目标，利用智能工程的思想与方法将信息融合、人工智能和可视化技术综合应用于多传感器组合导航系统中，提出了面向２１世纪控制与导航技术的新一代导航系统概念—可视化智能融合导航系统，并对其功能、组成及关键技术进行了研究。     

GPS/INS/TRN组合导航系统信息融合技术研究

本文提出了一种基于信息融合技术的巡航导弹组合导航系统方案,并对系统组合方式、 以及相关的信息融合技术进行了初步讨论。基于信息融合的组合导航方案可以充分地利用各 种导航传感器的信息,有效地提高导航系统的精度。同时,系统的重构能力保证了系统的可靠 性。     

XNAV/UVNAV/SINS组合导航在航天器轨道机动中的应用

针对X射线脉冲星导航在航天器轨道机动过程中精度不高甚至发散的问题,提出一种将X射线脉冲星导航结合惯性导航和紫外敏感器的组合导航方法。以航天器在惯性系中的位置、速度、姿态四元数和惯性导航设备误差作为系统状态变量,用X射线探测器测量X射线脉冲到达时间,用紫外敏感器测量中心天体质心相对于航天器的方向矢量和距离以及航天器在惯性系中的姿态四元数,用扩展卡尔曼滤波器估计组合导航系统状态。仿真结果验证了该组合导航方法的可行性,能够解决轨道机动中X射线脉冲星单独导航的误差过大(位置误差达107m)问题,且该组合导航具有较高的导航精度,在轨道机动前、机动中和机动后导航位置误差均在100 m以内。     

无陀螺捷联惯导系统角速度解算精度的研究

在无陀螺捷联惯导系统中,角速度的解算精度是技术关键,由于角速度是由载体上加速度计敏感出的比力解算出的,选择合理的方法解算角速度是提高其精度的根本,文中提出高解算精度的新途径,并以某型导弹为例,对其进行实时仿真,证明了它的可行性。     

采用静电陀螺监控器／惯性导航系统的水下组合导航系统研究

本文推导了静电陀螺监控器（ＥＳＧＭ）系统的运动方程和机械编排，并进行了模拟仿真，给出了仿真误差曲线。同时，还建立了以半解析式惯性导航系统误差为状态变量的系统状态方程，采用卡尔曼滤波技术，对ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合系统进行仿真。结果表明，组合系统可以大大延长惯导的重调周期，提高潜水下航行的保密性，ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合使用是保证潜艇长时间水下航行的有效方法。     

一种新的捷联矩阵更新算法在无陀螺捷联惯导系统中的应用

本为改进无陀螺捷联惯导系统解算的实时性,引入一种姿态阵更新的算法,并和常用的四阶-龙格库塔法进行仿真比较,其结果是在不影响其精度的情况下,新算法的计算量和计算机时都有明显的减少。因此本为改进无陀螺捷联惯导系统和算法和选择计算周期提供了一定的参考依据。     

大椭圆轨道卫星天文/雷达高度计组合导航方法

为了实现大椭圆轨道卫星在整个轨道上的自主导航,提出了一种天文导航与雷达高度计测高相结合的组合导航方法。由于大椭圆轨道卫星在近地点动力学特性变化剧烈,单纯的以星光仰角为观测量的天文导航方法精度严重下降。雷达高度计能够直接获得高度测量,但是受其体积和功率的限制,测量范围仅为1000 km以下的高度。考虑到两种方法的特点,采用两种方法的组合导航方案,利用UKF滤波方法进行导航估计。当卫星进入近地点附近,其高度小于1000 km时,在天文导航中引入雷达高度计测量实现精确导航;当卫星在远地点时,则仅采用天文导航方法。仿真结果表明,所提出的组合导航方案,能够充分结合两种导航方法的特点,实现大椭圆轨道卫星自主、连续的导航信息输出,其导航精度较单纯的天文导航方法提高约68.9%。     

GPS/INS组合导航系统中的高斯粒子滤波混和算法

采用非线性滤波器的惯性组合导航系统中,非线性滤波器的精度和实时性直接决定了惯性组合导航系统的性能.计算量和精度之间的矛盾是制约粒子滤波在GPS/INS组合导航系统中应用的主要因素.在分析高斯粒子滤波算法原理的基础上,提出了一种高斯粒子滤波混和算法,对系统线性部分采用线性递推方式,对系统非线性部分采用非线性递推方式,从而提高高斯粒子滤波精度和实时性.针对GPS/INS组合导航系统,混和算法利用卡尔曼滤波的线性递推方式进行量测更新,仿真结果表明混和算法在较少粒子条件下,相对高斯粒子滤波算法精度提高20％,滤波时间降低40％.