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基于四元数非线性误差模型的快速传递对准(英文) 总被引:1,自引:0,他引:1
基于小角度假设的常规线性误差模型不能适用于大失准角时的初始对准,针对这一问题研究了一种没有小失准角假设,以速度误差和姿态四元数误差作为量测的非线性快速传递对准误差模型,并证明当误差变为小角度时,该非线性误差模型可以简化为常规线性误差模型。使用 Unscented 卡尔曼滤波代替通常采用的扩展卡尔曼滤波来处理非线性数据融合问题。为了评估和分析该非线性误差模型,设计了一个传递对准仿真系统,仿真结果表明,当初始失准角为小角度时,该新模型和线性模型有着相当的对准性能,但是当初始失准角为大角度时,本文提出的非线性误差模型仍然能够精确完成对准过程,而基于线性误差模型的对准滤波器却发散了。 相似文献
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针对捷联惯性导航系统(SINS)大失准角初始对准的滤波过程,提出简化七阶正交容积卡尔曼滤波算法(7th-SCQKF)。根据简化容积卡尔曼滤波(CKF)理论,推导出改进的简化七阶CKF算法(7th-MSSRCKF),改进了原简化七阶CKF(7th-SSRCKF)的性能;同时,在7th-SSRCKF和7th-MSSRCKF基础上,引入正交半径准则,提出简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法,提高了滤波精度;并将简化七阶CQKF(7th-SCQKF)算法应用到SINS的大失准角初始对准仿真中,结果表明,7th-SCQKF比7th-MSSRCKF的滤波精度高,验证了新算法的正确性和有效性。 相似文献
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捷联惯导方位大失准角对准研究 总被引:1,自引:0,他引:1
在游动方位角坐标系下建立了方位大失准角条件下的SINS初始对准误差模型.在静基座下验证了该误差模型在方位大失准角情况下的滤波效果,比较分析了不同方位失准角的滤波收敛情况,并与线性模型进行滤波比较.最后,将该模型用于动基座的初始对准.静基座和动基座下的初始对准结果表明所提出的SINS误差模型是正确有效的. 相似文献
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摇摆状态下基于非线性误差模型的惯导对准研究 总被引:1,自引:0,他引:1
摇摆状态下无法使用传统解析方法完成粗对准。为避开摇摆基座的粗对准问题,提出 了基于捷联惯导非线性误差模型的直接精对准算法。推导了捷联惯导的非线性速度误差方程 和姿态误差方程,基于速度量测信息给出了非线性对准模型,通过UKF算法估计失准角完成 摇摆状态下的精对准。算法可允许初始姿态误差达到40°。通过计算机仿真和摇摆台试验 对算法进行了验证分析。在给定试验条件下,在600秒对准时间内达到水平 0.02° ,方 位0.1 7°的精度。同时计算机仿真结果表明需对惯导速度进行反馈校正来保证模型的工作精度。
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针对弹道修正弹药出炮口后滚转角处于随机状态,捷联惯导系统(SINS)失准角过大时卡尔曼滤波收敛困难的问题,提出在卫星拒止环境下利用神经网络快速估计初始滚转角的改进方法。在炮口处布设少量导航信标,建立反向传播(BP)神经网络拟合初始滚转角与观测量间的非线性映射模型。针对信标辅助下姿态弱可观的问题,引入惯导测量参数作为输入,提高网络估计精度。采用主成分分析法进行特征提取,简化网络结构。仿真结果表明,与基于非线性卡尔曼滤波的对准方法相比,本算法可实现任意滚转角下的快速粗对准;对射角、初始俯仰角误差未在训练范围内以及存在布设误差等场景也进行了测试,与未优化的BP网络相比,对准精度更高,鲁棒性更好。 相似文献
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真航向测量系统初始对准中的UKF应用研究 总被引:1,自引:0,他引:1
研究了“真航向测量系统”(简称TNDS True North Determination System) , TNDS组合中等精度的INS和MS860型GPS系统,应用UKF (Unscented Kalman Filter)最优估计滤波算法,实现的高精度快速初始对准。论文重点推导了TNDS初始对准的非线性误差模型,并实现了TNDS中基于该模型的UKF滤波,TNDS系统的UKF组合初始对准算法最后进行系统试验测试。试验数据表明:采用了UKF滤波后,TNDS的航向初始对准中,航向失准角为25. 时,达到同样的对准精度0.1. , INS自对准时间由原来的2879s缩短为179s;纵横摇的失准角对准到同样的精度内,时间相应的减小了一个量级;同时TNDS速度的发散也得到了抑制。
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针对高阶容积卡尔曼滤波(HCKF)算法在传递对准中的应用问题,提出综合运用多变量函数泰勒级数展开和计算复杂度分析的性能评估方法。基于高阶球面-径向容积准则建立HCKF算法模型,并对其估计精度和计算量进行量化和对比分析:HCKF具有5阶泰勒级数展开精度且计算复杂度为O(n 4),综合性能优于高斯厄米特积分滤波(GHQF)和无迹卡尔曼滤波(UKF)。将三种非线性滤波算法应用到舰机大失准角传递对准系统中,摇摆台试验结果表明:HCKF的估计精度比UKF高17%,计算量比GHQF小2个数量级,与HCKF性能评估结果一致。 相似文献
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一种快速精确的惯导系统多位置初始对准方法研究 总被引:6,自引:2,他引:6
传播的多位置初始对准方法虽然使惯导系数静基座初始对准的精度得到明显提高,但是用卡尔曼滤波器对其状态变量进行估计时,方位失准角收敛很慢。本文通过对惯导系统误差模型的合理简化,提出了一种快速精确的多位置估计方位失准角的方法,直接利用水平失准角快速收敛的特性估计方位失准角,从而提高了整个惯导系统静基座对准的精度和速度,计算机仿真结果验证了该方法的有效性。 相似文献
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基于RBF网络的惯导系统初始对准 总被引:18,自引:2,他引:18
建立了惯导系统(INS)初始对准的线性和非线性误差模型。分析了径向基函数(RBF)网络的结构和工作原理。研究了RBF网代替初始对准中的卡尔曼滤波器的实现方法。通过仿真表明,用神经网络进行初始对准,既可获得与卡尔曼滤波相同的对准精度,又提高了系统的实时性。 相似文献
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基于陀螺和四元数的EKF卫星姿态确定算法 总被引:2,自引:0,他引:2
为保证卫星姿态确定的高精度,利用星敏感器提供的姿态四元数,结合扩展卡尔曼滤波(EKF)对陀螺漂移和安装误差进行实时补偿。建立了滤波器数学模型,并通过数学仿真获得了算法的理论精度,同时分析了星敏感器安装误差对姿态确定的影响。 相似文献
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为同时提高运载火箭捷联惯导系统(SINS)的对准精度、缩短对准时间,采取经典的粗对准与精对准两步对准法。在粗对准阶段,由惯性仪表的测量信息解析计算惯测组合坐标系到数学平台系的角位置关系,建立初始方向余弦矩阵Cb^n;在精对准阶段,采用四元数法推导出激光陀螺SINS数学平台角误差和速度误差方程。并以此建立初始对准误差模型,采用卡尔曼滤波(KF)进行精对准。数字仿真结果表明该模型有效,能满足初始对准精度和对准时间的要求。 相似文献