捷联惯导系统级余度技术研究(上)

为提高捷联惯导系统(SINS)长时间工作的导航精度，分析了SINS的姿态角、飞行速度和定位三类基本误差，以及系统误差的表示方法。给出了SINS与全球卫星定位系统(GPS)、多普勒导航系统(DNS)组合导航系统的状态方程和误差分析，在给定条件下进行了仿真试验。在此基础上，采用残差X^2和状态X^2检验法，对SINS／GPS，SINS／DNS组合系统中子系统故障检测与隔离的原理和方法进行了研究，并用残差x。检验法对容错组合导航系统进行了仿真。结果表明，采用SINS／GPS，SINS／DNS组合系统可提高导航精度，用残差X^2检验法可判定发生故障的子系统并进行隔离。     

微小型捷联惯导系统解析式对准方法研究

对静基座下微小型捷联惯导系统对准技术进行了研究。给出了6种解析式粗对准的对准方法,通过对这6种方法的理论对准误差进行推导,得出对应的理论对准误差结果,其中2种方法误差较小,同时进行仿真,仿真结果验证了理论对准误差推导的正确性。因此,在传感器精度相同的条件下,本文为静基座下微小型捷联惯导系统的粗对准的实现确定了效果较好的2种方法。最后采用了其中的4种方法对实测的微小型IMU数据分别进行了对准验证分析,获得了很好的效果。     

捷联惯导系统的两种系统级标定方法研究

针对现有捷联惯导的标定方法标定误差大,且部分参数的可观测性较差的问题,本文根据观测量的不同设计两种系统级标定方案,在误差传播模型的基础上,重新推导建立捷联惯导系统的系统级标定模型,分别建立以“速度误差”为观测量的24维大系统标定模型和以“速度误差+姿态误差”为观测量的12维降维标定模型,并设计不同的标定路径。仿真结果表明,两种标定方案都有较高的标定精度,且优势互补,能在不同的标定环境下配合使用。     

捷联惯导系统粗对准方法比较

通过误差分析对三种捷联惯导系统解析粗对准方法进行了比较.指出在相同的传感器精度条件下,利用正交向量计算捷联矩阵比传统方法有更高的对准精度,直接计算法不仅精度高,而且计算简单,更适合工程应用.     

捷联惯导半实物仿真测试系统研究

根据当前某型防空导弹捷联惯导系统测试及仿真现状,提出了一种建立在自动测试基础之上的导弹稳定回路半物理仿真系统方案。在该方案中,采用工控机和分布式实时网络,并充分利用计算机仿真技术和虚拟仪器技术,有效地结合二者的功能,使这个系统平台既能够实现对捷联惯导系统综合测试,又能通过仿真来验证导弹控制律的优劣,成为一个高精度、多用途、具有实时自诊断功能的测试和仿真系统平台。由于系统基于模块化设计,因此具有良好的通用性和很强的可扩展性,能够通过更换适配器来完成不同型号导弹的测试和仿真任务。     

国外光学捷联惯导系统的技术现状和捷联惯导发展趋势

主要论述了国外在激光捷联惯导系统和光纤捷联惯导系统方面的技术现状和未来的发展趋势,特别是近几年在系统设计、性能指标、应用领域方面的现状.通过对比、分析,总结了其技术进步的原因和技术进步的方向,为国内在该领域的技术进步提供了借鉴.     

光纤捷联惯导系统检漏工艺技术

针对光纤惯导系统检漏方法中存在的问题,优化了检漏工艺流程,改进了检漏设备,设计了检漏工装,并对改进后的检漏工艺方法进行了试验验证。试验证明,该检漏工艺技术可满足光纤捷联惯导系统的检漏需求。     

捷联惯导系统中加速度计的时延补偿研究

In view of the phase shift characteristic inconsisteny between gyros and accelerometers in actual SINS (Strapdown Inertial Navigation System), it’s found that non synchronization velocity errors are considerable under SINS angular motion. Through SINS systemic test, a simple and convenient way to identify the accelerometer time delay parameter is proposed. In this way, a rolling test in gravity fields is designed and the relations between accelerometer time delay parameter and the system’s velocity error are obtained. Moreover, two kinds of methods for non synchronization velocity error compensation are given: one is the time delay extrapolation based on the transfer function model of accelerometer and the other is the velocity error direct compensation based on SINS velocity update algorithm. Finally, by using fiber optic gyro SINS, some experiments are carried out and the results verify that the navigation system’s accuracy is improved effectively and the theoretical analysis is correct.     

捷联惯导系统在运动基座上的建模及误差传播特性研究

捷联惯导系统（SINS）在导航制导领域占有愈来愈重要的地位，尤其在各类导弹武器系统中得到广泛应用。基于机载武器的特点，推导了SINS在动基座条件下系统及惯性元器件的误差传播方程，建立了SINS在运动基座上系统的误差状态模型。研究了SINS各主要误差因素对安装在运动基座上武器系统导航误差的传播特性，定量地得到了其对SINS导航精度的影响程度，并进行了仿真试验。研究结果可为机载武器SINS的工程设计提供理论参考作用。     

捷联惯导系统光学陀螺带宽不一致研究

研究捷联惯导系统（SINS）三轴光学陀螺带宽不一致问题及解决方法。从光学陀螺传递函数入手,分析陀螺带宽不一致引起陀螺输出不同步,进而影响姿态更新精度的机理;推导出存在陀螺带宽不一致时姿态确定精度的理论估算方法,给出频带一致性指标要求的确定思路;提出通过插值和外推进行补偿的方法,提高了姿态确定精度。利用光纤陀螺和激光陀螺组合实测数据进行姿态解算,通过补偿减小了系统的姿态确定误差,提高了导航精度,验证了理论分析的正确性。     

纬度未知条件下捷联惯导系统初始对准分析

在捷联惯导系统静基座初始对准的传统方法中,一般要求准确知道当地的地理纬度,如果给定的纬度存在误差,将可能影响初始对准精度。在静基座条件下并且地理纬度未知时,研究捷联惯导系统的初始对准实现问题,并对初始对准精度作详细分析。研究结果表明,在静基座条件下,借助于捷联惯组中的陀螺和加速度计的测量值可以估计出对准点处的地理纬度,再利用估计纬度进行初始对准,如果选择初始对准算法适当,纬度估计误差将不会影响对准精度。     

捷联惯导/星敏感器组合导航技术研究

针对在捷联惯导系统中陀螺的误差存在随着时间积累而逐渐增大的缺点,提出了捷联惯导系统+星敏感器的组合导航方案,并进行了仿真及结果分析。以Kalman滤波为基础,通过将捷联惯导系统和CCD光学传感器所测得的飞行器相关姿态信息进行数据融合,估计出组合导航系统的误差状态量,进而修正捷联惯导系统的位置、速度和姿态角。详细推导了捷联惯导+星敏感器组合导航的算法,并通过对仿真结果的分析证实了该方案的可行性和算法的有效性。     

一种捷联惯导系统加速度计时间延迟参数标定方法

针对光学陀螺捷联惯导系统(SINS)中石英挠性加速度计相对光学陀螺仪低频输出相位特性不一致引起的时延问题,研究了一种加速度计时间延迟参数标定方法。在滚转角运动环境下,对影响导航速度的初始对准误差、加速度计测量误差和陀螺仪测量误差进行了详细分析,建立了各个误差源与导航速度误差的关系式;结合50型激光捷联惯导系统的精度指标和滚转轴“指北”条件,对导航速度误差方程进行优化,实现时间延迟参数的标定和补偿。通过数学仿真校验了标定方案的可行性,作为后续深入研究的基础。     

用渐消卡尔曼滤波器防止捷联惯导系统滤波发散

为有效防止捷联惯导系统滤波发散,根据卡尔曼滤波原理研究了滤波发散的原因,引入了渐消卡尔曼滤波和遗忘因子。对常规卡尔曼滤波器和渐消卡尔曼滤波器的滤波进行的仿真结果表明,采用渐消卡尔曼滤波器在工程上可解决捷联惯导系统滤波发散。     

一种新型的光学陀螺捷联惯组系统级标定方法

对光学陀螺捷联惯性组合的系统级标定方法进行了研究.在对惯性测量元件误差模型进行分析的基础上,对标定参数的选择、参数的解算过程以及精度分析等方面进行了研究.设计了一种基于转动支架多位置转动的系统级标定方法.仿真结果表明,该方法能够满足系统精度指标要求.     

VFC在捷联惯导数据采集系统中的应用

介绍一种以压频转换来实现捷联惯性制导系统惯性器件信号采集的方法。在本系统中以TI公司的TMS320C6711 DSP器件为核心,采用VFC型ADC转换器件AD652,利用可编程的定时器/计数器芯片8253对AD652的输出脉冲串进行计数。对系统硬件平台的方案设计和软件设计进行了分析。分析结果表明,本系统充分利用了压频转换芯片抗干扰能力强、应用灵活的优点,满足了导弹捷联惯性制导数据采集系统可靠性高的要求。     

高动态环境中导弹捷联惯导系统圆锥误差

分析了高动态环境中导弹捷联惯导系统(SINS)圆锥误差形成的原因。研究了由陀螺频带不足、量化误差和安装误差，以及姿态更新率过低造成的圆锥误差。给出了计算公式，并在一定条件下计算了误差的大小。分析结果表明．不能正确感测运载体的角运动和姿态更新率过低是引起圆锥误差的主要因素。     

多传感器数据融保及其在余发联惯导系统中的应用

在介绍多传感器数据融合的概念和基本方法的基础上，将其引入到余度捷联惯导系统中，增强了系统的故障检测能力，降低了测量噪声的影响，提高了惯导系统的精度。     

捷联惯导方位大失准角对准研究

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.