双捷联冗余控制系统中的加速度计及陀螺仪判别方法研究

采用冗余技术可以大幅度地提高运载火箭控制系统的可靠性。根据我国现有惯性器件的发展水平，挠性陀螺速率捷联技术比较成熟，因此利用挠性陀螺速率惯测组合组成双捷联冗余控制系统是目前实现冗余的可行之路。目前广泛使用的挠性速率惯测组合是某些型号所采用的“五表”组合，本文对以其构成的双捷联冗余系统，进行了加速度计及陀螺仪判别方法研究，并探讨了惯性组合采用非平行安装的方案。最后进行了数学仿真试验。结果表明，本文提出的加速度计及陀螺判别方法可以有效地进行冗余信息的管理。     

捷联惯导/星敏感器组合系统的在轨自标定方法研究

研究了捷联惯导/星敏感器组合系统中对陀螺仪和星敏感器进行在轨自标定的方法。分析捷联惯导系统和星敏感器的误差源,对陀螺仪随机漂移和星敏感器安装误差进行建模并列入系统状态,建立系统状态方程;利用捷联惯导输出的载体位置、姿态与星敏感器输出的姿态矩阵来构造量测,建立量测方程。设计卡尔曼滤波算法,经过滤波计算获得陀螺仪随机常值漂移和星敏感器安装误差的估计值,从而实现组合系统的在轨自标定。仿真结果表明,基于卡尔曼滤波的在轨自标定方法能够标定出85%以上的陀螺仪随机常值漂移和95%以上的星敏感器安装误差。     

惯组误差天地一致性检验方法探讨

以捷联挠性惯性测量组合(简称惯组)为例,探讨了一种在惯性仪表冗余条件下,利用飞行试验遥测数据分离惯组误差系数,检验惯组误差天地一致性的方法.首先介绍了基于遥测数据分离惯组误差参数的方法和判断天地一致性的方法,然后从参数间的相关性、分离精度两方面分析了方法的有效性,实例分离结果证明了方法的有效性.本方法可以有效解决外测精度难以满足惯导系统误差系数分离精度要求、用遥外速度差分离误差系数时参数间强复线性相关的困难,能可靠检验惯组误差的天地一致性.     

某惯组长期逐次通电特性分析

采用多种评价指标，在较长测试时段下，对某惯组的33个误差系数进行了逐次通电特性分析。得到了关于惯组稳定性和主要误差系数项的阶段性结论。分析的结果对评价惯组（尤其是在较长测试时段下）的稳定性和精度有一定的借鉴作用。     

惯性平台陀螺仪静态漂移系数分离方法研究

针对目前在发射场应用的测试方法不能分离出陀螺仪不等弹性静态漂移系数的现状，通过对陀螺仪静态漂移系数的测试原理和试验方法进行分析，推导了完整分离公式，提出了可行的分离方法，该方法可完整地分离出惯性平台陀螺仪各项静态漂移系数。     

捷联惯组的自动化测试系统设计

用计算机控制，将精密双轴转台和数据采集卡结合起来，组成了一套捷联惯组的自动化测试系统。主要介绍了该系统的组成、工作原理及软件实现。     

惯导系统初始对准误差模型研究

论述了惯导系统（INS）误差模型的重要作用,介绍了惯导误差方程推导必须遵循的步骤以及误差方程所涉及的坐标系的关系。根据基本的运动学方程,推导了动基座条件下基于计算坐标系和基于真实坐标系的平台惯导系统速度误差方程及通用ψ、φ资态角误差模型。     

一种月球车惯性/视觉组合导航方法研究

基于月球车主要依靠惯性导航和视觉导航的现状,设计了一种惯性/视觉组合导航方法。该方法根据惯性导航原理建立月面环境下的位置、速度和姿态误差方程,并利用惯导前后时刻的观测值计算相对运动参数,基于该参数与视觉导航相对运动观测值之差建立量测模型。该差值只与当前时刻惯导误差相关,避免了对状态的增广。针对量测噪声未知的问题,采用自适应卡尔曼滤波对量测噪声进行在线估计。仿真结果表明,该组合导航方法能提高定位精度以及横滚角、俯仰角精度,减小误差漂移,是一种有效的月球车自主导航方法。     

GPS和惯导信息在飞行器制导中的综合应用

在本文中叙述了利用卡尔曼德波器对ＧＰＳ、惯导系统信息进行综合的建模方法及仿真结果，说明ＧＰＳ和惯导组合不但可以提高制导精度，还可估计制导误差。对几种组合制导方案的精度进行了比较，在飞行条件下对惯性仪表误差系数进行了估计。     

捷联惯性测量组合测试系统的设计与实现

叙述了某型号捷联惯导测试系统的基本组成，主要功能，实现方法和达到的技术指标，介绍了该测试系统的总体设计方案。     

国外光纤陀螺仪的发展

本文简述国外光纤陀螺仪的发展史。介绍了其工作原理、组成和特点,介绍各种光纤陀螺仪,指出了其应用范围和存在的关键技术问题以及美国1982—1994年研制、生产光纤陀螺仪的经费。     

基于时变比例系数的陀螺仪/星敏感器组合定姿方法研究

为提高卫星定姿精度,对一种基于时变比例系数的陀螺仪/星敏器组合定姿方法进行了研究。采用扩展卡尔曼滤波(EKF)方法进行组合定姿。针对传统EKF的估计误差稳态值存在波动的问题,基于陀螺仪误差模型分析,对传统陀螺仪误差模型进行改进,将观测性较好的四元数误差引入陀螺仪误差模型。为提高稳态精度并尽量缩短收敛时间,用时变比例系数对四元数误差进行加权,在滤波初期选择相对较小的比例系数以弱化比例系数对滤波的影响,使滤波器较快收敛,之后逐渐加大比例系数以提高稳态精度。给出了决定时变比例系数相关参数的确定方法,以及改进滤波器的设计及其控制原理。仿真结果表明:与传统陀螺仪和有固定比例系数的两种误差模型相比,所建立的陀螺仪误差模型能以相对较少的收敛时间,减小估计误差稳态值波动,有效提高姿态角估计精度。     

高精度惯性平台误差自标定方法

在考虑框架轴、陀螺和加速度表安装误差的备件下，推导了惯性平台陀螺仪和加速度表的通用输出误差模型。为分离陀螺仪误差系数、加速度表误差系数、陀螺仪安装误差、加速度表安装误差，设计了一个16位置的标定方案，以完整地分离出惯性平台的42项误差系数。算例表明，采用该方法标定，陀螺误差系数的精度可优于5％，加速度表则更高。     

基于稳流电路退化过程建模的激光惯组剩余寿命预测方法

针对激光陀螺仪周边控制电路的可靠性大大低于激光陀螺仪,而其稳定性又会对惯组可靠性产生很大影响的特点,提出了基于稳流电路退化过程建模的激光惯组剩余寿命预测方法。该方法从激光惯组误差产生机理出发,以稳流电路左右两路输出电流差值为激光惯组的一项健康指征,先根据取样电阻、运算放大器和场效应管等元器件的衰变曲线获得稳流控制电路仿真衰变数据,然后用ARMA模型对衰变数据中的两路输出电流差值数据进行拟合,进而对激光惯组剩余寿命进行预测。仿真试验证明了该方法的有效性。     

微型惯导系统在余度配置时的转动标定技术研究

余度技术是提高惯性导航系统性能的一种重要手段。对微小型惯性组合导航系统中的惯性传感器多余度配置技术进行了研究,开发了MEMS惯性器件构成的微型余度配置惯导系统,分析了微小型惯性组合导航系统的特点和误差特性,并经过测试分析,建立了惯性传感器的误差模型。针对余度配置系统静态标定精度低的问题,提出了六位置转动标定算法,该算法只需要一个单轴速率转台就可以标定出IMU误差参数,并对采用低精度陀螺的惯性系统标定具有通用性。经过实际系统测试分析,误差补偿后的微型余度配置惯导系统的系统导航精度明显提高,验证了算法的有效性。     

捷联惯导加速度计尺寸效应误差建模及其标定

高动态条件下,加速度计（简称加计）的尺寸效应将成为捷联惯导系统精确导航的重要误差源。这个误差源于加计组合中三个加计振动中心（有效的加速度测量点）的不重合。从几何角度对加计尺寸效应误差进行了建模。设计了三类基于精密三轴速率转台的加计尺寸标定方案,即匀角速度旋转、匀角加速度旋转和正弦角加速度旋转方案。以旋转过程中捷联惯导系统的速度输出作为量测,利用Kalman滤波器可以实现对加计尺寸系数的有效估计。利用分段定常系统可观性分析方法研究表明,三类旋转标定机动均能使系统状态完全可观测。仿真结果证明了三类标定方案的有效性,而以匀角速度旋转方案估计过程最平稳,以正弦角加速度旋转方案估计精度最高。     

单轴速率三轴位置惯性测试转台误差及传递分析

阐述了单轴速率三轴位置惯性测试转台系统误差的种类,诸如安装面与轴线平行度、位置精度和回转精度等,主要来源于安装工艺、控制系统精度、测角系统精度以及机械磨损等因素,不可避免地存在于转台系统中。由此产生了综合性的指向误差并对测试数据造成影响,文章根据飞行仿真转台的指向误差公式推导出了适合本实验用惯性测试转台的误差计算公式。依据实际的测试流程计算出各轴的指向误差,得出标度因数、阈值、分辨率等参数测试时,指向误差使得被测参数偏小;而对于交叉耦合参数,造成被测参数偏大,在对高精度陀螺组合测试时应予以估计和补偿。     

挠性陀螺快速定向原理分析

给出了利用捷联捷性陀螺进行快速定向的一种适用技术，本文从挠性陀螺仪的数学模型、陀螺测向原理两方面对其原理进行了推导分析。     

用三轴转台辨识陀螺仪误差模型系数时的速率试验设计

介绍了用三轴转台的匀角速率功能标定捷联陀螺仪的动态误差模型系数的方法。首先计算了陀螺仪的输出，陀螺仪的误差模型系数以及三轴转台三轴同时施加的角速率的函数关系。其次在给定不同的中、内环角速率比时，用傅立叶分析的方法得出了陀螺仪输出的各次谐波幅值与动态误差模型系数的关系，以及相应的结构矩阵和信息矩阵。最后根据信息矩阵行列式值与外环角速率的关系，选定了标定陀螺仪动态误差模型系数时的最优三轴速率试验计划。     

捷联惯导与星跟踪器组合导航算法研究

捷联惯导与小视场星跟踪器构成惯性/天文组合导航系统,核心思想是利用星体跟踪器的高精度测角信息设计滤波修正算法对捷联惯导的导航姿态、方位和位置误差进行滤波估计并修正,以限制捷联惯导系统导航误差随时间的发散,最终提高系统长航时导航的导航精度。在分析小视场星体跟踪器量测量与SINS导航误差之间关系的基础上,设计了两种不同的组合导航算法：位置+方位修正算法和误差角组合导航修正算法。在此基础上对两种算法的导航精度进行了理论分析,并通过长航时仿真飞行数据进行了仿真验证。结果表明：位置+方位修正算法不受载体的位置误差的影响,更适用于星体跟踪器间断工作的情况;误差角组合算法不受载体姿态误差的影响,更适用于SINS初始位置误差得到有效修正的情况。