MEMS惯性测量单元航姿更新中的测量误差估算方法

利用MEMS惯性测量单元测量载体的航姿,需要借助精密转台且较难精确估算测量误差,导致成本高误差大。针对该问题,该文利用卡尔曼滤波器在线估算载体的姿态和陀螺仪的偏置,提出一种优化航姿精度的测量误差估算方法。通过推导测量误差的数学模型,分析航姿精度随测量误差变化的关系,得到最优航姿时的测量误差值。采用一种MEMS惯性测量单元,测试载体沿任意轨迹匀速运动5 min的航姿。实验结果表明优化后载体的航姿与参考航姿保持一致,且最后静止时段载体的俯仰角、横滚角和航向角仅偏离参考航姿0.008°, 0.006°和0.6°。     

机动状态下航姿系统姿态估计算法研究

载体机动时,低精度航姿系统无法准确敏感重力矢量,由加速度计输出计算的水平姿态误差较大.为了减弱运动加速度的影响,提高机动状态下水平姿态估计精度,提出一种自适应卡尔曼滤波水平姿态估计算法.以姿态四元数和陀螺漂移为状态量,四元数姿态更新微分方程为状态方程,加速度计输出为量测量建立伪量测方程.根据加速度计量测更新残差对量测噪...     

对航姿参考系统的滤波方法研究

状态估计理论一直是信号处理研究的一个重点方向.为了减小航姿参考系统由噪声引起的数据偏差,利用卡尔曼滤波的方法通过对航姿参考系统数据去噪处理来进行校正,进而得到理想的数据,实验证明了卡尔曼滤波在应用中的有效性.     

捷联航姿基准系统中的以太网技术研究

首先简要介绍了局域网的IEEE802．3标准;然后,讨论了以太网的组网方式,通信控制的硬件结构以及软件接口;最后,对捷联航姿基准系统的监控程序进行分析,把捷联航姿基准系统的数据发送到网上供各个分系统利用或者接收主控台发展的控制信息,实现整个系统的资源共享。     

天文航姿测量系统的方案设计与实现

天文航姿测量系统主要用于舰船惯性导航系统的航向真值测量。本文主要论述了天文航姿测量系统的工作原理、组成和功能,具体介绍了各个分系统的方案设计,并对系统精度进行了试验验证与分析。试验结果表明天文航姿测量系统方案设计合理,能够实现校正惯导误差工作。     

捷联惯导系统航姿算法的比较及仿真分析

结合工程实际应用,介绍了当前主流航姿算法中的四元数法和旋转矢量三子样算法, 提出了一种在典型圆锥运动下求解四元数和旋转矢量三子样的新方法,并且详细地分析、比较和仿真了上述算法。仿真结果表明,四元数算法在精度上不如旋转矢量三子样法,但在陀螺角速率输入模式下比三子样法占有优势且计算量小,旋转矢量三子样法可以抑制不可交换误差,适于高机动高精度的导航要求,但也存在计算量大以及在陀螺角速率输入模式下存在明显的噪声放大效应。     

弱非线性时间序列模型及其在惯性航姿系统中的应用

本文基于捷它螺随机漂移的弱非线性提出了弱非线性时间序列模型，并用卡尔曼算法对其进行了辨识。文中应用此方法建立了捷联陀螺随机漂移模型，并在双曲位置转台上对惯性航姿系统进行了补偿。     

低成本MIMU/编码器组合的高精度航姿系统

高精度惯性传感器的昂贵价格在一定程度上限制了惯性导航系统的进一步推广应用,根据某型雷达车的需要,该文提出了一种低成本微型惯性测量单元(MIMU)/编码器组合的高精度航姿系统的结构与方案,并给出了初始对准和组合导航系统的数学模型,初始航向对准通过接收挠性陀螺寻北仪的寻北结果来完成,考虑到雷达车的工作方式,扣除杆臂效应后,2个速度误差观测量和3个位置误差观测量都为0,采用卡尔曼(Kalman)滤波将捷联惯导解算和航向编码器数据进行信息融合,得到对载体导航参数的最优估计。设计了工程样机,并进行了实验室测试与用户工程使用测试,结果表明,静态下产品的俯仰≤0.015°,滚动≤0.015°;动态下产品的俯仰≤0.025°(1σ),滚动≤0.025°(1σ)。     

双天线GPS航姿测量系统研究

本文研究两天线构成的航姿测量系统。该系统采用载波相位双差法进行GPS信号测量,利用直接法来求解载体的姿态。整周模糊度算法采用基于最小二乘法的整周模糊度搜索法,同时利用船舶的低精度姿态信息和预知的基线长度来辅助求解调整周期糊度,以提高求解速度,并增加可靠性,本文的方案经过了实测解算,证明可行。     

偏振光辅助微惯导的航姿优化解算方法

针对传统导航系统易受攻击和诱导的问题,设计了一种太阳偏振光辅助的无人机航姿优化解算方法。该方法基于微惯性器件、偏振光传感器,构建状态阈值改进的共轭梯度优化的姿态解算模型,模型以无约束梯度优化理论为依据,使用四元数更新姿态,创建动态步长因子,获取姿态的变化趋势。实验证明,该方法静态性能稳定,动态环境中,该方法姿态估计值与各种滤波融合方法相比精度相似甚至较高,同时对于非重力加速度与其他方法比具有良好抑制作用。     

航姿系统矢量场传感器的完全校正

三轴磁强计与三轴加速度计是航姿系统中必不可少的矢量场传感器,其误差校正常采用基于椭球拟合的方法。该方法不能补偿传感器坐标系与载体坐标系间的非对准误差。传感器绕固定转轴旋转时,地磁矢量及重力矢量在转轴上的投影均为常数,利用该性质可克服椭球拟合法的上述缺点,从而实现磁强计与加速度计的完全校正。实验表明,改进的校正方法可使校正后航姿误差减小到1°以内,且操作简单,便于实现航姿系统的现场校正。     

分布式姿态基准系统中时间同步技术的实现

首先分析比较了两种重要的时间同步技术——网络时间协议(NTP)和直接连接时间传输技术，然后提出了一个基于Windows2000的高精度的时间同步方案，并给出了该方案的软硬件的实现，且已成功地应用于分布式姿态基准系统。     

惯导系统航迹误差与真航向误差相关性研究

为了寻找一种新的评定飞行试验中真航向精度的方法,文中采用全球定位系统(GPS)作为参考基准,以两套不同型号的惯导系统作为试验对象,通过飞行试验研究惯导系统航迹误差与真航向误差的相关性。试验数据及分析结果表明,采用航迹误差间接评定真航向精度是可信的。     

基于微型灵巧弹的姿态控制技术研究

微型灵巧弹是主动制导、自主攻击的新型智能武器弹药。基于其姿态控制系统的快响应、微体积和总体集成的特点,文中就弹头偏角控制方式阐述了微型灵巧弹的总体结构模型和工作原理,设计了弹头偏角控制机构及其姿态控制系统,并设计了姿态处理电路和压电驱动器的简单开环驱动控制电路,最后对设计的系统进行了测试,弹头偏转可达0.031°。     

无位置输入的姿态航向算法研究

针对姿态航向参考系统中出现的无法装订初始位置信息,不能实时计算飞行器位置信息,引起的地球自转角分量误差无法补偿问题,提出了将速度和姿态误差方程中有关位置项进行简化的方法.简化后的姿态误差方程所造成的误差等效为陀螺漂移的思想,从理论上分析了简化算法因无法补偿位置项和地球自转角分量而造成的误差,设计了基于姿态角的内阻尼卡尔曼滤波器,估计陀螺漂移,修正姿态误差.实验结果表明,对于漂移为10 (°)/h的光纤陀螺构建的系统,修正后姿态精度优于0.3°,航向精度优于1°.     

一种面向机动的航姿测量系统设计

针对飞行器长时间飞行时, 低精度陀螺、加速度计和磁强计组成的航姿系统容易受到运动加速度的影响而导致姿态精度较低, 甚至发散的问题, 将载体机动加速度描述为当前统计模型, 将目前常用的6状态无迹卡尔曼滤波扩展为9状态, 其状态变量包括3个修正罗德里格参数、三轴陀螺零偏误差和三轴载体机动加速度, 量测量为三轴加速度计输出和三轴磁强计输出。实验结果表明, 当飞行器长时间机动飞行时, 9状态无迹卡尔曼滤波可以估计载体的机动加速度, 保证姿态测量精度。     

弹箭定姿系统的改进卡尔曼滤波算法研究

针对陀螺存在随时间累积漂移误差的特性造成卡尔曼滤波数据发散的问题,提出以陀螺与磁强计组合为测量手段,小波变换和卡尔曼滤波相结合的方法.该方法由卡尔曼滤波器获得较为准确的测量信息,对陀螺和磁强计的信息分别在尺度3下进行分解,比较每层的细节系数和近似部分的系数获得误差信号,结合BP神经网络建立误差模型.当测量数据发散时,选...     

融合多传感信息的仿人机器人姿态解算

在RoboCup Soccer仿人机器人比赛中,机体姿态实时解算是仿人机器人运动控制系统的核心技术之一。文中分析了MEMS加速度计、磁强计和陀螺仪性能,以自主姿态测量为前提,融合惯性测量单元中多传感信息,提出了一种基于四元数的姿态解算算法。针对仿人机器人步行姿态控制中传感器数据存在的噪声干扰和测量误差,设计卡尔曼滤波器实现了对数据漂移的有效补偿,从而提高了全姿态检测的测量精度。试验结果验证了该算法对仿人机器人运动控制系统机体姿态实时解算的有效性。     

基于扩展Kalman滤波器的球面交会定位系统

研究了在球面交会模型下，基于单个运动观测平台，通过扩展卡尔曼滤波算法对静止目标进行定位的问题。首先在空间大地坐标系中建立状态方程和测量方程，然后利用运动观测平台在各个侦察时刻的位置信息和目标来波方向信息，在球面交会模型下，代入扩展卡尔曼滤波算法进行定位。仿真结果表明，该方法具有定位精度高、算法稳定等优点，是一种好的滤波算法。最后介绍了滤波初始值选择方法和测量数据野值剔除算法。