车载惯导校准装置仿真测试系统的设计与研究

为了提高车载惯导校准装置系统的通用性和易扩展性,使该平台能够对不同型号的惯导系统进行测试,研究与设计了一套仿真测试系统软件。介绍了该系统的整体结构,并按功能将设计分为测试系统和仿真系统两部分,详细说明了这两部分的实现方法。实施结果表明,通过这种软件平台搭建的系统,具有实时性强、算法运行可靠、结构紧凑、操作简单的特点。     

基于RTX实时系统测角方法的研究

针对惯导测试转台角速率精度测试要求,开发了在RTX实时系统下,以VC进程建立数据采集,以VB环境建立操作界面的测试程序,便于转台角速率的实时监测及对速率精度的随时检测,具有携带方便,适应性强、测试系统与转台系统相对独立等特点,保证设备运行的可靠性。     

空间机器人自主定位定向方法研究

针对机器人在月球或火星上进行采矿的应用背景,研究了切平面捷联惯导方案、视觉定位方案、静态和动态的视觉/惯性组合定位定向方案.所提出的视觉/惯性组合导航系统使惯导系统的导航精度有很大的提高,同时只要求机器人携带很少的设备,大大降低了系统的成本.仿真结果表示该方案可行.      

基于双轴旋转的惯导系统误差自补偿技术

针对陀螺漂移影响惯导系统长时间导航精度的问题,提出了一种基于双单元体结构的误差自补偿方案.通过单元体的连续正反旋转,可以实现对所有方向上陀螺常值漂移的调制,从而大幅提高惯导系统的精度.对常值漂移、刻度系数误差、安装误差和角度随机游走等主要误差源的误差特性进行了分析,同时讨论了旋转机构精度对系统调制性能的影响.利用自行研制的双轴旋转调制式激光捷联惯导系统进行了多次海上试验,试验结果表明该方案可行,在不改变惯性器件精度的前提下,可提高系统精度一个量级以上.     

一种新的惯导系统静基座快速初始对准方法

惯导系统中的一个十分重要的问题是其初始对准问题,提高其初始对准的速度和精度无论对军用或民用领域都具有十分重要的意义.由于惯导系统静基座对准时的可观测性很差,将卡尔曼滤波器用于解决惯导系统的初始对准问题时,方位失准角收敛很慢.提出一种快速估计方位失准角的方法,直接利用两水平失准角快速收敛的估计结果估计方位失准角,从而大大提高了整个惯导系统静基座对准的速度,计算机仿真结果验证了该方法的快速性和有效性.      

双星定位／SINS组合导航系统研究

双星定位系统是一种区域性定位系统。介绍了双星定位系统的定位原理，说明了其存在的定位实时性较差的不足。对此提出了利用惯导经卡尔曼滤波器校正后的输出速度信息来修正双星定位系统的输出水平位置信息，然后与惯导进行组合，建立了其状态方程与观测方程。仿真结果证明该方案切实可行，对双星定位系统的实际应用有重大的理论参考价值。     

混合式惯导系统姿态四元数连续自标定模型

混合式惯导系统作为一种新型惯导系统,具有三轴全姿态物理平台、捷联姿态算法和系统装机自标定等特点。针对以上特点,为提高其导航定位精度,在混合式惯导系统框架角约束方程的基础上,利用姿态四元数代替欧拉角描述混合式惯导系统中三轴物理平台的转动,建立了一种混合式惯导系统姿态四元数连续自标定模型对其进行误差系数标定。针对该模型的特点,对传统的无迹卡尔曼滤波（UKF）算法进行改进,提出了一种基于奇异值分解的四元数无迹卡尔曼滤波（SVD-QUKF）算法进行模型误差系数辨识。仿真和试验结果表明,基于SVD-QUKF算法,四元数连续自标定模型能够以低于1%的相对误差标定出混合式惯导系统所有的误差系数,在标定精度和计算速度上相比基于传统UKF算法的框架角自标定模型都具有一定优势。      

基于状态量扩维的旋转式捷联惯导系统精对准方法

初始对准是旋转式捷联惯导系统（SINS）的关键技术之一。传统旋转式捷联惯导精对准方法多采用10维模型,该模型的精对准精度不能满足导航精度要求。针对此问题,提出了一种基于状态量扩维的旋转式捷联惯导系统精对准方法。首先,将陀螺和加速度计标度因数误差、安装误差扩展为状态变量,建立了28维的精对准模型;然后,对旋转过程中各状态量的可观测度进行分析,根据分析结果将模型优化为13维;最后,采用卡尔曼滤波实现了旋转式捷联惯导系统的精对准。仿真结果表明,与传统初始对准方法相比,该方法能有效提高姿态对准精度,并估计出更多陀螺误差项。      

融合高斯过程回归的UKF估计方法

高精度滤波估计是SINS/GNSS组合导航系统的关键技术之一,其估计精度直接影响了导航精度。传统滤波估计方法一般只基于惯导误差模型,未考虑惯导误差模型不确定性的影响。针对此问题,提出了一种采用高斯过程回归（GPR）增强无迹卡尔曼滤波（UKF）预测和估计能力的高精度滤波估计方法。一方面,能在有限的训练数据条件下通过UKF估计误差状态量;另一方面,高斯过程既考虑了噪声,也考虑了UKF的不确定性。将所提方法应用于SINS/GNSS组合导航系统中,车载实验结果表明,所提方法能有效提高滤波估计精度。      

捷联惯导/里程计组合导航方法

针对车载自主导航需求,基于卡尔曼滤波器,实现捷联惯导与里程计量测信息的组合导航.推导了里程计误差模型,结合捷联惯组误差模型与捷联系统误差模型,建立了捷联惯导/里程计自主组合导航系统误差状态模型.建立了捷联惯导/里程计组合导航量测模型,阐述了估计误差修正方法.采用仿真计算对此方法进行了验证,仿真结果表明:组合导航过程中,初始姿态误差能得到有效估计,姿态误差和位置误差均能控制在一定精度范围内,应用此组合导航方法相对于传统的航位推算方法能得到更高的导航精度,能有效实现自主高精度定位定向.     

自旋卫星测试转台精度分析

自旋卫星测试转台用于自旋卫星控制系统的标定试验,是系统地面测试设备中的核心组成部分,其精度直接影响到系统标定试验的精度．另一方面,过高的转台精度指标将带来研制成本的大幅度增加,但有时仅对系统标定试验精度带来很小的提高,因此有必要对转台指标进行论证．根据标定试验原理,对转台引起的标定误差进行了分析计算,认为现有的精度指标能够满足标定需求,转台精度指标是合理的．     

圆度仪测量系统滤波特性的检定

提出一种用定标块检定圆度仪测量系统滤波特性的新方法。该定标块的弦高计算值通过测量系统的各滤波档时必定被衰减。我们可以利用这一弦高值衰减的特点检定其滤波特性。介绍了该方法的检定原理和实验结果。该方法的优点是比用微振动器检定具有更高的效率和更高的准确度，并且可利用检定圆度仪放大倍数的定标块来检定各种圆度仪测量系统的滤波特性。     

电子式互感器校验方法的设计与实现

对电子式互感器进行校验是确保其在电力系统中成功应用的前提.针对目前电子式互感器校验过程中存在的问题,提出了一种新的校验方法.利用有限次迭代和最小二乘法相结合的组合测量原理实现频率的快速准确测量;引入准同步算法并对其实现过程中几个关键环节的设计及参数选取问题进行讨论,有效抑制了因电网频率波动而导致的非同步采样对校验结果的影响;最后对校验方法的实现过程进行了仿真与实测,验证了方法的性能及效率.为便携式智能化校验装置的研制提供了强有力的理论支持.      

多关节坐标测量机结构参数的校准

多关节坐标测量机末端测头的位置准确度主要受各杆件结构参数误差的影响,为提高多关节坐标测量机的测量准确度,必须对各杆件的结构参数进行校准。首先应用ＤＨ 分析方法,建立了多关节坐标测量机的运动学模型,然后提出了一种简单、快速的单点 多姿态校准方法,运用全微分、最小二乘法和迭代算法等数学方法,建立了校准模型。实验表明,该校准方法适合于多关节坐标测量机结构参数真值的获得,并可极大地提高测量机的位置准确度。     

齿轮全谐波误差分离技术

齿轮全谐波误差分离技术是一种新的亚微米级测量技术.在一台光栅式齿轮整体误差测量仪上,它用三点法误差分离技术能分离开仪器轴系测量链的系统误差(包括测量蜗杆误差、光栅传感器误差、轴承回转误差等)和被测齿轮的全谐波误差.因而能满足5级或更高级别的齿轮测量要求.在对上述误差进行谐波分析后,可找出仪器及被测齿轮的误差来源.这就提供了进一步提高仪器测量准确度的可能性,从而使新一代超精密齿轮整体误差测量仪的测量不确定度可以从微米级提高到纳米级的水平.     

可凝性气体对低温光学元件表面污染的测试设备

详细介绍了某些可凝性气体对低温光学元件表面污染测试设备的基本原理，基本结构及使用方法；对其主要性能进行了实验测定，并给出了系统误差分析，该设备结构简单，功能齐全,性能可靠，使用方便；测试波段从近红外直至远红外，精度优于3％，与国外同类仪器相当，可用于各类可凝性气冷凝霜层的测试研究，为进一步发展空间技术提供了有效的研究设备。     

深空探测光学导航敏感器在轨几何定标方法

光学导航敏感器是光学自主导航的一个核心器件,它所获得的导航目标源的光线指向的精度将直接影响自主导航的精度。设计了一个分步式的光学导航敏感器在轨几何定标方法,该方法先求解外定标参数,然后在外定标所确定的广义相机坐标系下求解内定标参数,从而完成对内外定标参数的标定。为了在星上计算资源与能力有限的环境下,利用更多的参考星图实现对定标参数的高精度估计,利用逐行法化最小二乘方法估计定标参数。实验表明,通过高精度的在轨几何定标,可以有效提高光学导航敏感器的指向量测精度,使其满足光学自主导航的需求。     

基于自适应遗传算法的MEMS加速度计 快速标定方法

微惯性测量单元（MIMU）的标定技术是低精度惯性导航领域中的重要研究方向,传统标定方法操作复杂,标定精度严重依赖转台精度。为解决大批量MIMU快速标定的问题,提出了一种基于自适应遗传算法（GA）的微机电系统（MEMS）加速度计快速标定方法,将加速度计标定问题转化为参数优化问题。首先,利用模观测原理构造目标优化函数;然后,分析系统可观测度确定最优标定编排方案;最后,采用全局搜索的自适应遗传算法优化标定参数。实验结果表明:与牛顿迭代法相比,标定精度提升1~3个数量级,运算速度提高61%。标定后解算的水平姿态角误差小于0.1°,可实现与传统标定方法相同量级的姿态精度,验证了所提方法的优越性和实用性。      

纳米测量方法及其研究进展综述

综述了纳米测量方法,主要可归纳为光学和非光学两大类测量技术。通过对各种方法的测量原理、测量装置、测量准确度及其亟待解决问题的分析,阐明了纳米测量技术的发展现状、发展趋势,对纳米测量技术的发展具有一定的推动和指导作用。