适应于极区的惯导系统传递对准技术研究

针对飞机、舰艇全球航行的需求,以及由地球经线在极区收敛而导致的以真北向作为航向参考时的导航算法失效问题,在传统的“速度+姿态”匹配对准及修正算法的基础上,提出了格网导航系下的“速度+姿态”传递对准方法。基于格网导航系下惯性导航算法的编排,建立了格网坐标系的惯导误差模型,推导了格网导航系“速度+姿态”匹配的量测方程,利用卡尔曼滤波器对子惯导的速度、失准角、陀螺漂移、加速度计零偏、主子惯导间的安装误差角等进行了估计与修正。数学仿真及基于极区航行试验数据的半实物仿真结果表明,采用本文提出的格网导航系下的“速度+姿态”匹配传递对准算法,可实现中低精度惯导系统在高纬度地区时间为30s、水平对准精度优于1角分、方位对准精度优于6角分的快速、高精度对准。     

SINS制导工具误差补偿研究

 针对现有SINS制导工具误差模型不能满足“天地一致性”的问题,提出了基于实际弹道数据的SINS制导工具误差补偿方法,即首先建立SINS制导工具误差模型,然后采用改进的特征值有偏估计方法(LRE)估计具有复共线性特性的误差模型,最后利用该误差模型对捷联惯性仪表进行误差补偿。半物理仿真试验的结果表明,高度通道的最大测量误差由补偿前的52米降低到补偿后的8米,其余通道的补偿效果类似。这证明了该误差模型的正确性和估计方法的有效性,为将来SINS制导工具误差补偿和提高SINS制导精度提供了充分的依据。     

大失准角下MIMU空中快速对准技术

 为了提高微小型无人机空中的反应速度和作业精度,提出将基于模型误差预测的扩展卡尔曼滤波(MEP-EKF)方法应用在大失准角下微惯性测量单元(MIMU)的空中对准中,通过不同机动飞行策略的仿真结果,证实MEP-EKF算法不仅能够实时估计出系统的模型误差,而且将其与扩展卡尔曼滤波(EKF)和Unscented卡尔曼滤波(UKF)方法进行了仿真比较,结果表明MEP-EKF算法在方位误差角的估计上,取得了比EKF和UKF精度高的仿真结果,使得方位失准角由30°快速下降到1°左右,而且MEP-EKF所需时间仅是UKF的17%。     

基于惯性/航迹推测的煤矿掘锚机组合导航方法

掘锚机是煤炭生产过程中的重要装备,精确的导向测量能够使其安全、高效掘进.针对掘锚机作业时难以沿绝对直线掘进的问题,提出了一种基于捷联惯性导航+航位推测+刚体零位相结合的导航定位算法,利用捷联惯导系统的实时姿态测量值+里程计的位移测量值+全站仪初始状态标定的特征点空间坐标值,实现了掘锚机掘进时机头、机尾空间坐标及相对于掘进计划线水平/垂直偏差的高精度测量.实验结果表明:所提出的导航方法具有可靠性高、精度高及传感信息完备等特点,偏差测量精度为0.038％,满足掘锚机高精度导航定位需求.     

INTEGRATED GPS/INS OF PSEUDO-RANGE DELTA-RANGE SEMI-PHYSICAL SIMULATION'S RESEARCH

In order to further study the performance of tightly integrated navigation system of GPS/INS, a semi-physical simulation of tightly coupled system has been done based on the data gathered from the experiment of integrated system of GPS and INS. The closed-loop Kalman Filter and U-D discompose algorithm have been used. The simulation results associated to four integrated models of pseudo-range, delta-range, pseudo-range and delta-range alternation, and pseudo-range and delta-range synthesis have been provided, and the actual effects of variously integrated models have been analyzed. The results show that the pseudo-range and delta-range synthesis coupled model is the most effective to improve the coupled system performance and the individual delta-range coupled model had better be avoided in application.     

惯导系统初始对准的次优滤波算法

分析了惯导系统(INS)初始对准的动态误差向量方程及其动态误差向量的可观性问题,并研究了按动态误差向量的可观度划分观测子空间.在惯导系统初始对准问题中通过使用变量可观度的概念构造次优卡尔曼估计算法.并用C语言编程实现了初始对准的最优及次优卡尔曼滤波算法.从仿真结果可见次优卡尔曼滤波算法可用于INS初始对准的实用计算中.     

几种可观性分析方法及在惯导中的应用

建立了惯导系统（ＩＮＳ）的误差模型,研究Ｋузовков方法、奇异值判断法和状态解耦方法等３种可观性分析方法,并将这些方法用于惯导初始对准的可观性分析中。通过分析,用Кузовков方法和奇异值判断法相结合,可更有效地确定不可观状态。用状态解耦的方法,可以将状态分解到相应的子空间中,之后可以选择不可观的状态。     

基于姿态角信息的载体升沉位移测量

随着对海洋探索的逐步加深,人们对水面船舶及水下潜航器动态信息测量精度的要求越来越高.特别是水下潜航器,在无外部高度信息注入的情况下,潜航器的高度将由惯性导航系统进行测量.为了消除高度通道发散,提取因海浪波动造成载体的真实升沉信息,首先使用H∞ 控制理论进行载体精对准,实现了姿态角的精确测量.其次,通过姿态角信息提取海浪...     

INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法

针对动态环境下载波相位测量受接收机运动状态影响,周跳不易探测的问题,提出INS辅助的动态北斗双频周跳探测与修复方法.该方法在宽巷组合的基础上,对原始载波相位观测值作差分处理,利用误差不随时间累积的姿态信息和加速度信息,推导载波相位与接收机运动状态之间的观测方程,构建INS辅助的宽巷组合检验量,并结合电离层残差法消除周跳...     

美国GPS现代化改造计划及备选方案评析

据美国国会预算办公室(CBO)研究报告摘要所述,GPS卫星即将达到其使用寿命,美国国防部(DoD)计划采用新型卫星来代替,这些新型卫星可以产生更强信号,从而能够对抗敌方强信号的蓄意干扰。CBO研究表明,提升GPS抗干扰能力还存在其他备选方案,比如改进军用接收机。该方案不但比DoD升级GPS卫星星座计划的费用低廉得多,而且还将比DoD计划提早近10年带来收益。然而,这种对军用接收机的改进会使其变得更大更笨重(因此不利于徒步人员使用),这一弊端要在小型化改造取得进展后才能得到改善。