低成本车载导航仪的组合导航算法设计

针对GPS信号间歇性受阻而无法持续导航的问题,提出了一种由GPS、微惯性导航系统,以及电子罗盘构建车载组合导航系统的方案。以GPS位置信息是否有效为判断条件,设计了组合策略。当GPS信息有效时,采用以位置误差作为观测量的组合导航算法;当GPS信息无效时,引入速度约束辅助导航算法。试验表明,该组合策略能够在GPS有效时提供高精度的姿态、速度和位置信息,在GPS失效时,使位置误差得到有效抑制,从而保证了车载导航仪的导航精度和导航信息的持续性。     

嵌入式实时操作系统VxWorks在惯性导航系统中的应用

详细介绍了嵌入式实时操作系统VxWorks的性能特点，叙述了基于VxWorks操作系统的开发过程和在导航接口机中的应用实例，提出了现行惯导系统软件从汇编语言到OS，高级语言的必要性和可能性，从而在提升软件的可维护性，可测试性和可靠性的同时，充分的发挥导航计算机的性能，以适应日益复杂的导航计算要求。     

惯性导航系统水平误差对静电陀螺监控器的影响

本文通过对监控器的工作原理进行分析，研究了惯导系统水平误差对监控器精度的影响关系，并对它们之间的误差关系进行了分析与仿真。误差分析与仿真表明，要保证监控器的精度优势，必须提高其水平基准精度，１０＂的水平精度是必需的     

足绑式行人导航偏航角误差自观测算法（英文）

基于低成本MEMS惯性传感器的足绑式惯性导航系统(INS)和零速修正(ZUPT)算法广泛应用于行人导航中。由于MEMS惯性传感器零漂误差较大,零速修正时偏航角误差的可观测性差,INS偏航角误差不能被有效约束,成为行人导航的主要误差源。行人徒步行走特别是在室内楼道等结构化道路上行走时,行走的轨迹大多情况下可认为是近似直线,基于这个事实,提出了一种减小偏航角误差的算法,称为偏航角误差自观测(YESO)算法。当判定行人以近似直线徒步行走时,由行走轨迹计算出的航向角可近似认为是一个常值,那么由于各种误差引起该航向角发生变化时,可以将该变化量作为足绑式INS偏航角误差的观测量,进一步可利用卡尔曼滤波器估计出偏航角误差,对足绑式INS的偏航角进行校准。在室内楼道进行了约350 m的现场实验,实验验证了YESO算法的有效性。实验结果表明,当分别采用ZUPT和ZUPT+YSEO算法进行导航解算时,航向角误差从-29°减小到-2°,南北向最大位置误差从-35.5 m减小到-5.2 m。YESO算法的实现仅依靠系统自身的信息,没有增加额外的传感器,算法具有很好的工程实用价值并能方便地推广应用于车辆导航等领域。     

基于双轴转台的捷联惯性导航系统8位置系统级标定方法(英文)

惯性测量单元(IMU)是捷联惯性导航系统的核心设备,IMU的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度。标定精度和速度是评价IMU标定方法的主要指标。传统标定方法是先进行温度补偿,再利用高精度三轴转台进行位置和速率实验,共需耗费约4天时间。虽然能够保证IMU的标定精度,但该方法复杂耗时。为改善复杂耗时的传统标定方法并保证标定精度,以便于批量生产,提出了基于双轴转台的8位置系统级标定方法。该方法基于27维状态向量的卡尔曼滤波器,以导航速度误差为观测量。该方法基于带温箱双轴转台设计,每个温度点需40 min进行标定。仿真和试验结果表明,该方法能够标定21个IMU误差参数,且该标定方法与传统标定方法相比标定时间更短,导航精度更高。     

观测度及其在卡尔曼滤波器设计中的应用

对于线性系统,其可观测性可通过对可观测性矩阵的分析获得,但并不能求出系统的观测度.在卡尔曼滤波中为分析滤波的效果,还必须更深入地了解系统的观测度.本文以线性定常系统为背景,分析了基于可观测矩阵行列式值的观测度和基于卡尔曼滤波协方差矩阵的观测度,提出了一种基于可观测矩阵特征值和特征向量的观测度,这种方法具有简单和适用范围广的特点.最后以惯性导航系统的地面初始对准为例说明了这种方法的有效性.     

捷联惯导系统静基座解析粗对准的误差研究

本文讨论了两种陆用捷联惯导系统（ＳＤＩＮＳ） 在静基座情况下解析粗对准的计算方法,求解载体到导航坐标系的变换矩阵时,选择不同的参考矢量将导致失准角不同。计算和仿真结果对比给出了形象的说明。     

基于惯性测量的机载数字侧滑仪建模方法

机载侧滑仪是监测飞机在空中侧向受力的重要仪表。为解决机械侧滑仪精度无法量化的问题,提出了一种基于惯性测量的机载侧滑仪数字化建模方法,实现了飞行侧滑实时定量数字化显示。首先,从运动学出发导出了侧滑仪的运动理论表达式;进而,以惯性测量信号为输入,基于侧滑仪的动力学分析建立了侧滑仪的力学模型;最后,考虑工程实际对侧滑仪模型进行了简化,仅保留天向比力和侧向比力,并进一步结合实验确定了数字侧滑仪模型的关键参数摆长为10米。由于机械侧滑仪作为目视仪表难以量化,基于图像识别设计了验证实验,对机械侧滑仪和数字侧滑仪的输出进行定量对比,结果显示Pearson相关系数大于0.98。基于所提建模方法设计的数字侧滑仪可以及时准确地监测飞机侧向受力,该数字侧滑仪已在某型飞机上得到应用验证。     

一种弹道导弹捷联惯导/地磁组合导航方法

基于惯性器件和磁强计的测量信息,提出一种弹道导弹捷联惯导/地磁组合导航方法。以捷联惯导误差方程为基础建立系统的状态模型,以磁强计测量值与根据地磁场模型计算的地磁场强度值之差作为量测,只用一个观测表达式即同时包含载体的位置及姿态信息。引入状态反馈,利用混合校正的卡尔曼滤波得到系统导航信息的最优估计。仿真结果表明,该算法能有效抑制捷联解算误差的发散,磁强计精度为100 nT时,定位精度2.68 km,姿态精度优于5′。该导航方法完全自主,精度较高,具有一定工程应用价值。