船用捷联惯导系统的姿态算法研究

本文研究了在船舶摇摆运动下的捷联惯导系统姿态算法问题，对于不同的采样周期，姿态误差不同的情况，得出了船用捷联系统应该采用等效转动矢量法消除不可交换性误差，以提高姿态精度的结论，仿真结果表明在不减小采样周期的前提下，等效转动矢量法能大大提高姿态精度。     

压电陶瓷驱动机抖激光陀螺抖动特性仿真分析

二频机抖激光陀螺由于静态锁区和动态锁区的客观存在,要求光学谐振腔体不仅要绕敏感轴作正弦抖动,还要按一定的随机规律改变抖动幅度.二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较复杂,很难通过解析法求解其振动特性,采用有限元法对二频机抖激光陀螺抖动特性的仿真方法进行研究.对激光陀螺的关键点进行激光测振实验,对激光陀螺的输出信号进行了高频采样;并对所得采样数据进行功率谱分析,证明了仿真方法的正确性.采用该方法对激光陀螺工作状态进行动力学仿真,可获得工作状态下任意位置的动力学参数,对分析激光陀螺及捷联系统因抖动而产生的误差有重要意义.     

抖动偏频激光陀螺的抖动控制器

在克服传统抖动控制器缺点的基础上,设计了一种运用自激振荡及自动增益控制技术的新型抖动控制器。实验表明：该抖动控制器能够较好地保持偏频的稳定。     

应用于天线控制的组合导航系统设计

根据车船等移动载体通信卫星天线平台对导航系统的性能要求,设计了一款以DSP和现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)为核心处理器的捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertia Navigation System)/全球定位系统(GPS,Global Positioning System)组合导航系统,FPGA完成对陀螺、加速度计和GPS数据的采集和预处理;DSP进行捷联惯导姿态、速度和位置的解算,以及运用卡尔曼滤波实现SINS与GPS的组合导航解算,并将解算结果发送给天线平台伺服控制系统以实现天线实时、准确、可靠指向通信卫星的控制。最后进行了跑车试验,验证了导航系统软、硬件设计的正确性和可靠性,同时,系统具有体积小、成本低、配置升级灵活等优点,能够满足天线平台控制系统对组合导航系统的精度要求。     

车载捷联惯导系统粗对准中摆动误差补偿研究

分析了在风吹或地面松软等情况下,车体摆动干扰的特点,提出了一种车载捷联惯导系统补偿摆动误差,实现粗对准的方法:利用加速度计输出信息修正陀螺信号,然后采用修正后的陀螺信息和加速度计的平均信息,实现初始粗对准。仿真结果表明,该补偿方法基本消除了车体摆动干扰影响,补偿后的粗对准结果与静基座粗对准结果相当,从而在车体摆动情况下缩短了精对准时间,提高了对准精度。     

一种提高捷联惯导系统静态初始对准精度的方法

针对目前提高捷联惯导系统自对准精度难度大这一情况,在建立SINS静基座初始对准的误差方程的基础上,通过对影响对准精度的误差因素进行分析,提出了一种在载体内部安装高精度自主寻北装置的方法,该方法可有效地提高初始对准精度。     

捷联惯导系统初始对准中Kalman参数优化方法

针对Kalman滤波器在捷联惯导系统（SINS）初始对准中的应用，系统分析了Kalman滤波器参数（包括估计误差协方差阵初值P0，模型噪声方差阵Q和量测噪声方差阵R）选取对系统状态变量的估计精度和收敛速度的影响。采用协方差性能分析法，进行了Kalman滤波器参数优化仿真，仿真结果表明：调整扁的取值可改变状态变量估计的收敛速度，调整Q或R的取值，既可改变状态变量（尤其是陀螺误差）的收敛速度又可改变它们的估计精度。综合考虑时，局的取值要比真实值大一些，Q和R的取值要比真实值小一些，这样既可缩短陀螺误差和加速度计偏置误差的估计时间，又可提高它们的估计精度。中还给出了使滤波器正常可靠工作的P0、Q和R参数的范围。     

基于大失准角时变参数罗经初始对准算法

为了解决大失准角条件下的捷联惯导初始自对准问题,通过分析捷联惯导系统大失准角误差模型,利用平台惯导系统罗经对准原理,提出了一种新的捷联惯导系统罗经对准方案。该方案的具体实现划分为三个阶段:方位角未知情况下的水平对准;大失准角时变参数罗经方位对准;定参数罗经对准。该方案通过实时调节罗经参数缩短了对准时间;利用大方位失准角模型代替小失准角模型,在算法收敛阶段更加准确地描述了捷联惯导系统的误差传递方式。仿真试验表明,使用陀螺随机漂移稳定性为0.01(°)/h的捷联惯导系统,该对准方案能在60 s内方位精度到达1°,并能在对准结束时达到3’的方位对准精度。     

旋转-静止混合对准方案在旋转火箭弹中的应用

由于成本考虑,旋转火箭弹捷联惯导系统中使用中低精度陀螺,利用传统的初始对准方法,对准精度难以满足要求。针对旋转火箭弹的特点,提出了一种旋转调制的非线性对准方法,利用该方法,Y轴和Z轴陀螺的随机漂移得到调制,从而提高了对准精度。针对单纯旋转调制对准无法精确估计陀螺漂移的缺点,提出了一种旋转—静态混合对准方案,利用旋转调制的对准结果,在静止段对陀螺漂移进行精确估计。仿真结果表明,由两个精度为0.2(°)/h和一个精度为0.01(°)/h的陀螺组成的捷联惯导系统,在230 s内对准误差小于0.05°,同时可准确估计出三个陀螺的漂移。该方案具有一定的工程实用价值。     

抗差自适应插值粒子滤波及其在组合导航中的应用

针对粒子滤波存在的粒子退化和重要性密度函数难以选取的问题,在吸收抗差自适应滤波、二阶插值滤波和粒子滤波算法优点的基础上,提出了一种新的抗差自适应插值粒子滤波算法。该算法利用二阶插值滤波算法得到重要性密度函数,通过抗差自适应因子实时控制动力学模型误差及观测异常对导航解的影响。将该算法应用于SINS/CNS/SAR组合导航系统进行计算仿真,并与经典的粒子滤波算法进行比较分析。结果表明,提出的滤波算法得到的姿态误差控制在[-0.3′,+0.3′],速度误差控制在[-0.4 m/s,+0.4 m/s],位置误差控制在[-5 m,+5 m],性能明显优于经典的粒子滤波算法。新的滤波算法不但能够有效地抑制粒子退化,而且能够有效地控制动力学模型误差及观测异常的影响,提高了组合导航的滤波精度。