减小双轴旋转惯导中陀螺仪随机漂移影响的方法研究

针对双轴旋转惯导惯性器件的随机误差无法在导航过程中自动进行补偿的问题,提出优化的两位置重调(TPR)的方法来补偿系统的随机误差导致的方位和位置误差,以提高双轴旋转惯导的长航时精度.与传统两位置重调(CPR)方法相比,使用优化的误差传递方程的两位置重调的方法,可以在少于6h条件下估计出系统的方位误差,从而使得系统的位置精度和方位精度都得以极大的提高.根据惯性器件的随机误差导致的方位误差的特性,建立了TPR的误差模型.通过仿真,证明了该方法的有效性.     

用自助法估计外弹道测量数据随机误差分布特性

针对外弹道测量数据的有限性使随机误差的分布估计不够准确的问题,提出了基于Bootstrap（自助）方法的外弹道测量数据随机误差分布特性估计。首先对测量数据采用样条分频技术得到随机误差的初步估计,然后采用三次多项式拟合修正样本经验分布函数,替换传统Bootstrap方法中经验分布函数,得到随机误差的Bootstrap样本,计算Bootstrap样本的统计量,从而得到精度较高的外弹道测量数据随机误差模型。从仿真数据验证结果来看,解决了传统Bootstrap方法仿真随机样本相对比较集中的问题。     

小型无人机的导航与制导仿真系统研究

研究了基于飞行器动力学模型的小型无人机的惯性组合导航与制导系统仿真技术,组合导航系统嵌入了飞行器的轨迹和姿态控制回路,建立了基于MATLAB/AEROSIM的组合导航计算机仿真系统,仿真系统包括惯性组合导航仿真模块、传感器仿真支持模块、飞行器6自由度动力学模型模块、飞行器轨迹生成、轨迹控制与姿态控制模块、导航仿真评估模块。基于该仿真系统,目前已开展惯性/卫星深组合、惯性/大气数据融合等理论算法和技术研究。     

弹道导弹陀螺稳定平台误差分析与建模

弹道导弹使用的解析式惯性平台与其它航空飞行器惯性系统的工作方式均有不同，目前文献中大多是对方位平台、及单独的惯性仪表进行误差分析，对于弹道导弹惯性平台进行整体性的误差分析与建模的丈献则比较少见。本文应用线性系统状态空间描述方法对弹道导弹惯性平台进行了误差分析，建立了较为完整的误差运动模型并进行了仿真验证。所建立的弹道导弹惯性平台误差运动模型可应用于弹道导弹组合导航系统状态估计及其它弹道导弹误差分析研究中，具有重要的实用价值。     

基于惯性/激光测距/视觉里程计组合的高空场景尺度误差估计方法

惯性/视觉感知信息融合导航定位技术是目前实现无人机不依赖卫星自主导航的最有效手段。但对于面向高空场景的大型无人机，惯性器件误差与视觉里程计尺度误差耦合且特征平面化导致可观测性下降。针对这一问题，提出了利用惯性/激光测距/视觉里程计组合实现尺度误差估计的方法。通过开展误差模型建立、激光测量点与图像中位置匹配、无人机平飞机动下系统可观测性分析等关键技术研究，实现了高空场景下尺度误差的精确估计。经过300m高度机载试验数据验证，算法精度优于1.5%D，对卫星拒止条件下高空无人机自主导航具有重要意义。     

改进故障隔离的容错联邦滤波

为了解决重置模式下联邦滤波器中子系统故障对导航系统污染的问题,提出利用故障检测函数构建时变量测噪声的容错联邦滤波结构。通过将故障子滤波器等价为量测噪声趋于无穷大的正常系统,来取代传统的故障隔离方法;推导出了子滤波器对应的最优估计值,用以消除子滤波器估计次优性对故障检测的影响;采用动态信息分配系数,以减少故障信息对全局估计的影响。采用惯性/天文/景象/地形(INS/CNS/SMNS/TERCOM)的组合导航系统进行了仿真验证,结果表明该容错联邦滤波方法在子系统发生故障时的估计性能优于故障隔离方法。因此,所提方法具有提高故障子滤波器精度、保证无故障子滤波器鲁棒性以及全局估计精度的优势,具有较高的实用价值。     

小波分析在外测数据滤波中的应用研究

为提高弹道估计精度,提出了一种基于小波分析的滤波方法,滤除外测数据中AR（自回归）模型的随机误差。分析讨论了滤波过程中的几个关键问题,提出了利用基于偏自相关系数截尾检验的方法来确定分解层数,然后采用GCV（广义交叉确认）准则来确定均方差意义下最优阈值的方法。本文提出的外测数据滤波方法计算简单,不需要估计噪声的方差。仿真结果表明,该方法能有效滤除外测数据中的AR噪声。     

MEMS惯性器件误差建模和补偿方法研究综述

针对MEMS惯性器件的特点,结合国内外相关文献资料,讨论了MEMS陀螺、加速度计这两类惯性器件的误差建模和误差补偿方法,文中将其误差分静态、动态和随机三类,详细地分析了各自的误差模型、参数标定方法和误差补偿方法,重点讨论陀螺随机误差建模及补偿技术,供广大研究人员参考。     

带翼展飞行器质量质心测量系统设计与误差分析

为解决传统的基于三点法的质心测量系统无法应用于带翼展飞行器的问题，提出了一种基于三点方式的任意旋转角质心测量法。为了提高系统测量精度，采用响应面法分析多种随机误差对系统测量精度的综合影响。首先，构建了带翼展飞行器的质量质心测量系统，然后利用随机误差传递公式得到各个随机误差与系统测量精度之间的关系式，并使用响应面法和拉丁超立方抽样法得到多种随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型，进而依据二次项关系式模型和系统精度指标得到各元器件的精度要求，并分析了满足系统测量误差的旋转角度范围。最后对200 kg、400 kg、800 kg三种质量级别的待测带翼展飞行器在不同旋转角度下进行了多次测量，并将响应面计算结果与理论值进行了对比。对比结果表明，质心测量精度满足系统精度要求，从而验证了任意旋转角度下该测量方法的有效性，以及随机误差与系统测量精度之间的二次项关系式模型的正确性。     

误差分离中的自适应估计

本文将讨论惯性制导系统惯性器件的系统误差的分离方法。所谓误差分离,就是用统计数学方法处理惯性器件的测量数据,将系统性偏差估计出来。这个问题长期以来一直是飞行器精度分析中人们关心的问题。我们知道惯性测量误差主要是指惯性器件制造不精确以及安装、瞄准(对准)等等因素造成的误差。它直接影响惯性制导的初始状态误差和动力飞行段惯性敏感误差,它们是造成制导误差的主要因素。为了进行误差分离,首先必须建立一个合理的误差模型——惯性测量组件的误差模型。主要是指稳定平台、三个单自由度陀螺和三个方向的加速度表的误差模型,然后建立起观测线性模型。从而应用线性估计方法对未知参数进行估计。这种方法早就有过论述。早期是运用最小二乘方法,继而运用Gauss-Markoff估计。中则运用了Bayes估计。最近,人们又引入岭回归估计等等。本文将对误差分离方法作综合评述,并指出需考虑的问题和解决这些问题的技术途径。重点则在探讨自适应估计方法的运用,以引起有关方面的共同讨论。     

Spatial Gauss-Markov Models of Ocean Currents

Ocean currents are an important error source in marine inertial navigation systems (INS). Satellite radar altimeter data are used to construct self- consistent Gauss- Markov models of ocean currents. These models are useful for INS error analysis and optimal (Kalman) filtering of INS outputs.     

Differential GPS/inertial navigation approach/landing flight testresults

In November 1990, a differential GPS/inertial flight test was conducted to acquire a system performance database and demonstrate automatic landing using an integrated differential GPS/INS with barometric and radar altimeters. Flight test results obtained from postflight data analysis are presented. These results include characteristics of DGPS/inertial error, using a laser tracker as a reference. In addition, data are provided on the magnitude of the differential correlations and vertical channel performance with and without radar altimeter augmentation. Flight test results show one sigma DGPS/inertial horizontal errors of 9 ft and one sigma DGPS inertial vertical errors of 15 ft. Without selective availability effects, the differential corrections are less than 10 ft and are dominated by receiver unique errors over the time period of an approach. Therefore, the one sigma performance of the autonomous GPS (8-ft horizontal and 20-ft vertical) is very similar to the DGPS/inertial performance. Postprocessed results also demonstrate significant improvements in vertical channel performance when GPS/inertial is aided with radar altimeter along with a low-resolution terrain map     

Altitude Damping of Space-Stable Inertial Navigation Systems

In order to stabilize the altitude calculation in an inertial navigation system, an altimeter is commonly used. In a conventional local-level mechanization, this is generally accomplished by correcting the vertical channel integrators with the difference between the inertial system and altimeter indication of vertical position. However, in a space-stable system the procedure is not as clear since a vertical channel is not physically present. Three altitude damping mechanizations for a space-stable inertial navigation system are proposed. The equivalent local-level mechanizations are then found by comparing error propagation equations in a common coordinate frame.     

纯惯导中制导误差分析

针对洲际弹道导弹,在分析加速度计测量误差和陀螺漂移误差对导弹视加速度影响的基础上,给出了中制导段惯性系统对速度和位置的误差传递模型,对给定的惯组误差系数偏差进行了纯惯性导航制导误差计算。仿真结果表明,纯惯导中制导对洲际导弹落点精度影响比较大。该算法可用于纯惯性中制导方案设计。     

一种长航时惯导定位误差评估的新方法

针对长航时惯导传统定位误差评估中存在的问题,提出了一种新的基于惯导误差传播函数拟合的定位误差评价新方法。基于长航时惯导系统定位误差传播模型的特点,采用三角函数建立了误差传播拟合函数,主要包含舒拉周期、地球周期和傅科周期,反映了惯导的长期误差特性。提出了惯导误差契合度的定义和计算方法,实现了对长航时惯导系统定位误差的量化评估。对两套精度大致相同的长航时惯导舰载实验数据进行了对比分析,结果表明新的评估方法能够给出更合理的定位性能优劣判断。最后,针对长航时自主导航需求提出了综合导航技术的改进建议。     

基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统

针对行人导航定位问题,研究了基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统实现的关键技术。首先基于人体运动学原理构建了零速检测模型,使用最优综合判断条件有效检测出对应的零速时刻,实时进行速度和姿态的更新修正。在检测到零速时刻时,将速度误差、位置误差作为观测量,经Kalman滤波估计惯导系统误差并进行反馈校正,抑制惯导系统的误差,提高导航定位精度。研制了集信息采集、数据传输、导航解算与监控显示于一体的可穿戴式行人导航系统,可对行人的运动状态进行实时监控。所设计的基于人体运动学辅助的可穿戴式行人导航系统,平均定位误差小于行走距离的1.1%,最大不超过1.7%,验证了本系统的可靠性和适用性。     

捷联惯性制导系统的圆锥误差及其补偿

圆锥误差是捷联惯导系统,特别是激光陀螺捷联惯导系统重要的误差源,为提高激光捷联惯性系统的导航精度,防止姿态误差的积累,本文研究了圆锥补偿算法和圆锥补偿误差特性,给出了常用的8种圆锥补偿算法,针对激光陀螺惯组的实际应用背景,开展了弹道仿真研究,给出了圆锥误差对激光陀螺捷联惯导系统导航精度的影响和补偿修正的效果。     

惯性+星光折射定位组合导航技术研究

由于现有惯性器件精度水平有限,纯惯性导航误差较大,因此需要采用组合导航的方式来提高导航精度。目前,全自主组合导航方式中传统的惯性+星光定姿组合导航方法只能实现定姿,不能实现定位,无法修正加速度表测量误差引起的惯性导航误差,故在精度上可提升空间有限。为此,提出了一种惯性+星光折射定位组合导航方法,重点从星光折射定位原理、大气折射模型、非线性滤波和选星策略几个方面进行论证及分析。通过理论分析与数学仿真相结合的手段,验证了星光折射定位原理的正确性及工程可行性,可将自主导航精度提升至100m,从而为进一步提高自主导航精度提供了一种技术途径。     

平台自标定技术综述

误差标定及补偿是提高惯性系统实用精度的重要手段,尤其是平台使用前一次通电过程中的自主标定,由于排除了多次通电不重复性误差,更显示出十分理想的补偿效果。另外,平台自主标定摆脱了地面设备及其操作过程,包括能实现自主对准,对载体的机动性有重大意义。对目前的自标定技术进行了总结,主要对自标定中的标定模型、标定位置选择和参数辨识方法进行了分析,分析了自标定技术的研究重点和难点,展望了自标定技术的研究前景,指出了一种新的自标定技术研究方向——连续自标定方法。     

传递对准中载舰挠曲变形和杆臂效应一体化建模与仿真

 针对舰载机惯导系统大方位失准角传递对准的非线性问题,根据舰载机在载舰上的实际停放情况,引入舰载机标称坐标系,并综合考虑载舰挠曲变形和杆臂效应的影响,建立挠曲变形和杆臂效应加速度一体化模型,完善舰载机惯导系统大方位失准角传递对准线性化模型。采用“速度+角速度”组合匹配算法的滤波模型,对固定安装失准角和挠曲变形角进行了估计。结果表明,该模型在舰载机大方位失准角传递对准时可以满足对准精度和时间的要求。