基于双惯导协同的误差参数估计与融合算法 被引量：2

1

作者 贾继超 祁帅 +2 位作者 夏家和 寇得民 刘鑫 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期319-325,335,共8页

针对无外界参考信息的双惯导系统长期使用后系统参数发生变化导致导航精度降低,且系统间缺少信息融合的问题,提出了一种同等精度双惯导协同误差估计与信息融合算法。首先以两套旋转式惯导间相对速度误差与位置误差作为观测量,建立包含... 针对无外界参考信息的双惯导系统长期使用后系统参数发生变化导致导航精度降低,且系统间缺少信息融合的问题,提出了一种同等精度双惯导协同误差估计与信息融合算法。首先以两套旋转式惯导间相对速度误差与位置误差作为观测量,建立包含陀螺和加速度计零偏的导航误差模型。然后分析了不同转序下各状态量的可观测性,采用Kalman滤波对各参数进行有效估计,估计完成后对双惯导系统进行误差补偿及信息融合。仿真结果表明,所提算法对陀螺零偏估计精度优于0.002(°)/h,加速度计零偏估计精度优于4μg,在抑制误差发散的同时,提高了旋转式惯导导航精度。 展开更多

关键词 双惯导系统 旋转调制 误差估计 数据融合

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基于空速误差在线标定的风速风向计算方法

2

作者 黄国义 夏家和 陈璞 《海军航空大学学报》 2024年第6期731-736,共6页

针对传统基于“风三角”方法的风向受真空速测量误差影响大的问题,给出了一种简易真空速误差在线标定算法。首先,简要介绍了“风三角”解算模型及其解算误差模型;然后,基于解算误差模型采用双方位联合标定真空速测量误差,补偿真空速测... 针对传统基于“风三角”方法的风向受真空速测量误差影响大的问题,给出了一种简易真空速误差在线标定算法。首先,简要介绍了“风三角”解算模型及其解算误差模型;然后,基于解算误差模型采用双方位联合标定真空速测量误差,补偿真空速测量误差后,可有效提升机动情况下的风向计算精度;最后,通过实测试飞验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 风速 风向 真空速 在线标定

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传递对准中主惯导参考信息滞后处理方法研究 被引量：12

3

作者 夏家和 秦永元 赵长山 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第3期342-345,共4页

给出了传递对准过程中补偿主惯导系统(MINS)输出数据延迟的方法。该方法在子惯导系统(SINS)获得主惯导的参考数据时,将时间基准统一到主惯导数据对应时刻进行卡尔曼滤波处理,通过时间更新得到当前时刻的子惯导误差估计值。计算机仿真结... 给出了传递对准过程中补偿主惯导系统(MINS)输出数据延迟的方法。该方法在子惯导系统(SINS)获得主惯导的参考数据时,将时间基准统一到主惯导数据对应时刻进行卡尔曼滤波处理,通过时间更新得到当前时刻的子惯导误差估计值。计算机仿真结果表明对数据滞后进行补偿后改善了传递对准的性能。在要求快速高精度对准的情况下,考虑主惯导参考数据滞后是必要的。 展开更多

关键词 飞行器控制、导航技术 传递对准 数据滞后 卡尔曼滤波 时间更新

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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 被引量：11

4

作者 夏家和 秦永元 游金川 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期410-415,共6页

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... 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0.17°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。 展开更多

关键词 摇摆基座 捷联惯导 对准 UKF 非线性误差模型

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一种改进的速度加姿态匹配快速传递对准算法 被引量：9

5

作者 夏家和 张金亮 雷宏杰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期17-21,共5页

给出了一种针对工程应用的改进快速传递对准算法。推导了速度及主子惯导z轴安装误差角量测构造方法,给出了基于速度加z轴安装误差角量测的降阶快速传递对准滤波器模型。通过仿真测试了降阶滤波模型的对准性能。最后利用协方差分析方法... 给出了一种针对工程应用的改进快速传递对准算法。推导了速度及主子惯导z轴安装误差角量测构造方法,给出了基于速度加z轴安装误差角量测的降阶快速传递对准滤波器模型。通过仿真测试了降阶滤波模型的对准性能。最后利用协方差分析方法针对性分析了航向误差对主要未建模误差的敏感程度,结果显示:摇翼机动条件下30 s时航向误差收敛到0.1°内,航向误差主要受主惯导航向误差及z轴挠曲变形的影响,对主惯导数据时间延迟不敏感。该方法兼具传统速度加姿态匹配算法的优点,又避开了其在摇翼机动时对时间延迟、挠曲变形敏感的缺点。 展开更多

关键词 捷联惯导 传递对准 安装失准角 协方差分析

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卡尔曼滤波初始条件对捷联惯导对准的影响 被引量：5

6

作者 夏家和 秦永元 龙瑞 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1933-1938,共6页

针对捷联惯导对准卡尔曼滤波器初始条件无法很准确给定的情况,研究了卡尔曼滤波器初始条件对捷联惯导对准精度的影响。分析了错误先验假设条件下卡尔曼滤波算法的误差,推导了滤波器计算均方误差与实际均方误差的关系。对于一般多元回归... 针对捷联惯导对准卡尔曼滤波器初始条件无法很准确给定的情况,研究了卡尔曼滤波器初始条件对捷联惯导对准精度的影响。分析了错误先验假设条件下卡尔曼滤波算法的误差,推导了滤波器计算均方误差与实际均方误差的关系。对于一般多元回归系数估计问题,比较了卡尔曼滤波算法与最小二乘算法,给出了当先验假设不准确时卡尔曼滤波算法优于最小二乘算法的一个充分条件。对捷联惯导静基座对准问题进行了仿真,仿真结果表明:合理选择初始均方误差矩阵能大大改善卡尔曼滤波启动阶段性能。初始均方误差矩阵选择为真实初始均方误差矩阵的一个较小上界是合理的。 展开更多

关键词 捷联惯导 卡尔曼滤波 对准 初始条件

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传递对准精度离线评估方法研究 被引量：5

7

作者 夏家和 秦永元 游金川 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第2期215-218,共4页

针对基于平滑滤波算法的捷联惯导传递对准精度评估方法在整个过程中采用开环滤波方式可能影响评估精度的问题,该文给出了一种基于后向捷联算法和最优平滑算法的闭环精度评估方法。先按时间顺序进行卡尔曼滤波,在滤波结束时可获得较精确... 针对基于平滑滤波算法的捷联惯导传递对准精度评估方法在整个过程中采用开环滤波方式可能影响评估精度的问题,该文给出了一种基于后向捷联算法和最优平滑算法的闭环精度评估方法。先按时间顺序进行卡尔曼滤波,在滤波结束时可获得较精确的姿态估计值,再以此为姿态初始值用保存的惯组数据进行后向捷联惯导解算和闭环后向组合导航直到对准结束时刻。最后对后向组合过程中的数据进行平滑得到姿态参考值,从而对传递对准精度进行评估。仿真结果验证了方法的有效性,最终评估精度得到了一定程度的改善。 展开更多

关键词 卡尔曼滤波 固定区间平滑 传递对准 后向捷联算法

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粒子群优化算法在传递对准中的应用 被引量：2

8

作者 夏家和 秦永元 贾继超 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第5期513-516,共4页

给出了一种基于粒子群优化算法的捷联惯导传递对准算法。简单分析了传递对准任务要求和主子惯导惯性器件输出之间的关系,将传递对准问题作为参数优化问题进行求解,给出了基于粒子群优化算法进行传递对准的数学模型。定义了传递对准的优... 给出了一种基于粒子群优化算法的捷联惯导传递对准算法。简单分析了传递对准任务要求和主子惯导惯性器件输出之间的关系,将传递对准问题作为参数优化问题进行求解,给出了基于粒子群优化算法进行传递对准的数学模型。定义了传递对准的优化目标函数,介绍了粒子群优化算法及其应用于传递对准的具体算法设置。用粒子群优化算法求解目标函数的最小值,可获得主子惯导之间的失准角,进行一次校正即可完成传递对准过程。通过计算机仿真对算法进行了验证分析,在仿真条件下(陀螺精度为0.1°/h),能达到方位0.1°的精度。与其他对准算法一样,算法受载体机动条件的影响较大,一般需要姿态机动来提高陀螺的信噪比。 展开更多

关键词 捷联惯导 传递对准 粒子群优化算法 失准角

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微型智能电子水平仪设计 被引量：3

9

作者 夏家和 赵忠 卫育新 《兵工自动化》 2005年第1期69-71,共3页

基于 C8051F021 单片机和双轴加速度传感器 ADXL202 的微型智能电子水平仪,用相位解调器提取信息,经低通滤波后,模拟信号由 DCM 转换为脉宽占空比信号,确定加速度方向。单片机通过测量输入脉冲的高电平时间及周期而实现占空比测量。经... 基于 C8051F021 单片机和双轴加速度传感器 ADXL202 的微型智能电子水平仪,用相位解调器提取信息,经低通滤波后,模拟信号由 DCM 转换为脉宽占空比信号,确定加速度方向。单片机通过测量输入脉冲的高电平时间及周期而实现占空比测量。经重力场翻滚试验、0g 读数及比例因子校正,其结果表明纵、横倾角的输出稳定。 展开更多

关键词 电子水平仪 C8051F021 双轴加速度传感器 ADXL202

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模糊集理论在组合导航系统数据融合中的应用 被引量：1

10

作者 夏家和 秦永元 赵长山 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期636-639,共4页

组合导航系统中二元假设检验故障检测算法无法兼顾漏检率和虚警率,论文采用模糊逻辑对故障残差χ2检测量进行模糊化,对各子滤波器的工作状态作模糊评价,并在此基础上通过T-S模糊逻辑系统以及传统容错导航系统设计知识来确定全局融合中... 组合导航系统中二元假设检验故障检测算法无法兼顾漏检率和虚警率,论文采用模糊逻辑对故障残差χ2检测量进行模糊化,对各子滤波器的工作状态作模糊评价,并在此基础上通过T-S模糊逻辑系统以及传统容错导航系统设计知识来确定全局融合中各局部估计值的加权矩阵。仿真结果表明,采用模糊逻辑后最终组合精度要比传统二元假设检验方法高,且算法简单工程上容易实现,具有很强的应用价值。 展开更多

关键词 组合导航系统 模糊集 故障检测

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大方位失准角下基于多捷联解算的快速对准方法 被引量：1

11

作者 夏家和 秦永元 龙瑞 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2011年第4期101-103,107,共4页

传统线性误差模型无法直接应用于大方位失准角的情况,而达到小角度误差的粗对准往往需要较长时间,不可避免地延长了对准时间。针对以上问题,提出了一种基于方位角区间划分的多模型并行处理对准算法。给出了方位角区间划分的方法,各区间... 传统线性误差模型无法直接应用于大方位失准角的情况,而达到小角度误差的粗对准往往需要较长时间,不可避免地延长了对准时间。针对以上问题,提出了一种基于方位角区间划分的多模型并行处理对准算法。给出了方位角区间划分的方法,各区间以其中心值为初始方位角独立运行捷联解算算法和卡尔曼滤波算法,并分两种滤波校正方式给出了最优导航结果的选取方法。数字仿真结果和转台摇摆试验验证了算法的有效性。 展开更多

关键词 方位角 卡尔曼滤波 捷联惯导

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一种车辆航位推算改进方法 被引量：13

12

作者 贾继超 吴训忠 +1 位作者 夏家和 王群伟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期453-455,共3页

针对车辆导航的特点,给出了一种基于单陀螺单加速度计的简化航位推算方案,同时研究了差速里程仪导航方案存在的问题,提出了基于单陀螺单里程仪的航位推算方案。该方案可以充分发挥陀螺短时精度高,里程仪测量误差随着时间增长变化较小(... 针对车辆导航的特点,给出了一种基于单陀螺单加速度计的简化航位推算方案,同时研究了差速里程仪导航方案存在的问题,提出了基于单陀螺单里程仪的航位推算方案。该方案可以充分发挥陀螺短时精度高,里程仪测量误差随着时间增长变化较小(特别是在车辆低速行驶时)的优点,并对这几种航位推算方案进行了仿真研究。仿真结果表明:单陀螺单里程仪航位推算方案的航向精度和位置精度都是较高的。 展开更多

关键词 车辆导航 航位推算 差速里程仪 航向误差 位置误差

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CDKF在捷联惯导系统大失准角初始对准的应用 被引量：21

13

作者 龙瑞 秦永元 夏家和 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期364-368,共5页

文章基于欧拉平台误差角的概念,建立了大失准角条件下的捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,深入研究了中心差分卡尔曼滤波(CDKF)技术及其在大失准角对准中的应用,进行了静基座下基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、Unscented卡尔曼滤波(UKF)和CDK... 文章基于欧拉平台误差角的概念,建立了大失准角条件下的捷联惯导系统(SINS)非线性误差模型,深入研究了中心差分卡尔曼滤波(CDKF)技术及其在大失准角对准中的应用,进行了静基座下基于扩展卡尔曼滤波(EKF)、Unscented卡尔曼滤波(UKF)和CDKF滤波的SINS初始对准仿真。仿真结果表明,在失准角均为大角度条件下,用CDKF滤波水平对准精度可达0.18,′方位对准精度可达1.63,′比EKF具有更高的精度,并且避免了求Jacobian矩阵带来的不便,提高了可靠性;与UKF相比具有稍高的精度,并减少了可调参数,在实际应用中更加简单方便。 展开更多

关键词 捷联惯导 大失准角 初始对准 CDKF

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SINS/星敏感器组合导航方案研究 被引量：9

14

作者 赵长山 秦永元 夏家和 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期631-635,共5页

研究了SINS/星敏感器组合导航系统中对陀螺误差和星敏感器安装误差角进行在线自标定的方法。提出了以惯导输出确定的载体相对惯性空间的姿态四元数和星敏感器输出的姿态四元数构造量测的方法。设计了对陀螺随机常值漂移和星敏感器安装... 研究了SINS/星敏感器组合导航系统中对陀螺误差和星敏感器安装误差角进行在线自标定的方法。提出了以惯导输出确定的载体相对惯性空间的姿态四元数和星敏感器输出的姿态四元数构造量测的方法。设计了对陀螺随机常值漂移和星敏感器安装误差进行在线自标定的组合导航方案。仿真结果结果表明在简单的俯仰运动和抖翼运动激励下,星敏感器的安装误差估计精度可达到角秒级,姿态精度明显高于忽略星敏感器安装误差的方案。 展开更多

关键词 捷联惯导 星敏感器 在线自标定 四元数 卡尔曼滤波

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锥运动条件下新的速度误差补偿项研究 被引量：4

15

作者 游金川 秦永元 +1 位作者 梅春波 夏家和 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期347-354,共8页

经典的捷联惯导积分算法往往需要在姿态更新过程中对圆锥误差项进行精确补偿。虽然考虑了载体姿态变化的影响,但速度更新算法通常忽略了圆锥效应的作用。就圆锥误差项引起的速度误差进行了研究。指出其与陀螺角增量对速度更新的影响方... 经典的捷联惯导积分算法往往需要在姿态更新过程中对圆锥误差项进行精确补偿。虽然考虑了载体姿态变化的影响,但速度更新算法通常忽略了圆锥效应的作用。就圆锥误差项引起的速度误差进行了研究。指出其与陀螺角增量对速度更新的影响方式相同。在假设的线性斜坡模型条件下,利用两个连续的角增量和比力增量,详细推导了新的速度误差项的二子样更新补偿算法。在一种特殊的机动条件下,即当载体绕横轴作圆锥角振动的同时又沿立轴作同频同相的线振动,推导的二子样优化算法能够使该误差补偿项的平均性能最优。仿真结果证明该优化算法能够对新的速度误差积分项进行有效的补偿。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 速度更新 圆锥效应 误差补偿

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一种新的SINS/星敏感器组合导航姿态匹配算法 被引量：4

16

作者 龙瑞 秦永元 夏家和 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期476-480,共5页

对SINS/星敏感器组合导航算法进行了研究。基于量测失准角的概念,提出了一种新的SINS/星敏感器组合导航姿态匹配算法,分析了SINS和星敏感器的输出,详细推导了组合导航系统量测的构造过程。与传统姿态匹配方法相比,该算法计算量小且噪声... 对SINS/星敏感器组合导航算法进行了研究。基于量测失准角的概念,提出了一种新的SINS/星敏感器组合导航姿态匹配算法,分析了SINS和星敏感器的输出,详细推导了组合导航系统量测的构造过程。与传统姿态匹配方法相比,该算法计算量小且噪声信号的物理意义更加明确。通过仿真验证,结果表明该算法是有效的,既能使姿态误差得到显著收敛,又能准确估计陀螺常值漂移和星敏感器安装误差。 展开更多

关键词 SINS 星敏感器 组合导航 姿态匹配

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简化SSUKF在车载SINS行进间对准中的应用

17

作者 贾继超 李岁劳 +2 位作者 夏家和 冷月香 肖春雨 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第6期973-977,共5页

基于大失准角条件下的非线性初始对准误差模型,通过捷联惯导系统(SINS)与全球定位系统(GPS)的速度和位置匹配实现SINS行进中初始对准。为了降低滤波计算量,根据系统噪声为复杂加性噪声、量测噪声为简单加性噪声且量测方程是线性方程的特... 基于大失准角条件下的非线性初始对准误差模型,通过捷联惯导系统(SINS)与全球定位系统(GPS)的速度和位置匹配实现SINS行进中初始对准。为了降低滤波计算量,根据系统噪声为复杂加性噪声、量测噪声为简单加性噪声且量测方程是线性方程的特点,采用计算量小的简化超球面无迹卡尔曼滤波(SSUKF)对车载SINS进行行进间初始对准。最后进行SINS行进中初始对准仿真试验,结果表明大失准角条件下的SINS误差模型和简化SSUKF滤波估计法不仅适用于大失准角,同样适用于小失准角和大方位失准角。本对准方案可提高车辆机动能力。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 初始对准 大失准角 超球面分布采样点变换(SSUT) 比例修正 行进间

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一种考虑四元数模约束的非线性对准滤波算法 被引量：2

18

作者 王泽亮 雷宏杰 夏家和 《遥测遥控》 2012年第3期22-26,共5页

给出一种考虑四元数模约束的大失准角对准滤波算法。考虑到四元数的单位模约束,采用带状态非线性等式约束的UKF滤波算法进行滤波,即先进行通常的UKF滤波,获得无约束估计值后,将其投影到约束空间上,得到约束估计值。投影时采用两步投影... 给出一种考虑四元数模约束的大失准角对准滤波算法。考虑到四元数的单位模约束,采用带状态非线性等式约束的UKF滤波算法进行滤波,即先进行通常的UKF滤波,获得无约束估计值后,将其投影到约束空间上,得到约束估计值。投影时采用两步投影的方法,先对sigma点集进行投影,再对其加权均值进行投影。仿真结果表明,相对于通常强制归一化四元数的UKF算法,采用两步投影的UKF算法的对准精度有一定改善。 展开更多

关键词 对准 UKF 等式约束

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