基于PWCS理论的单轴旋转惯导系统初始对准的可观测性分析 被引量：4

1

作者 钟斌 陈广学 查峰 《海军工程大学学报》 CAS 北大核心 2012年第6期11-15,共5页

针对旋转惯导系统的初始对准模型时变特点,基于单轴旋转惯导系统的误差方程分析了不同旋转方案中对准模型的区别主要表现为旋转变换矩阵不同,并进一步推导了绕3个不同轴向的单轴二位置转停方案的旋转变换矩阵,建立了不同旋转方案的卡尔... 针对旋转惯导系统的初始对准模型时变特点,基于单轴旋转惯导系统的误差方程分析了不同旋转方案中对准模型的区别主要表现为旋转变换矩阵不同,并进一步推导了绕3个不同轴向的单轴二位置转停方案的旋转变换矩阵,建立了不同旋转方案的卡尔曼滤波对准模型。而后,忽略转停方案中的旋转过程,基于PWCS理论对不同位置的对准模型进行研究,分析了不同时段内系统的总观测性矩阵和提取观测性矩阵,根据矩阵的秩确定了系统的可观测性。分析表明:IMU绕X轴二位置转停方案的可观测状态数由7增加为8;绕Y和Z轴二位置转停方案的可观测状态数由7增加为10,系统完全可观测。 展开更多

关键词 惯性导航 初始对准 旋转惯导系统 分段定常系统

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一种基于PWCS的惯导系统可观测度分析方法 被引量：25

2

作者 孔星炜 董景新 +1 位作者 吉庆昌 薛建平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期631-636,641,共7页

为研究惯导系统动基座滤波中各状态的收敛情况与载机机动的关系,提出一种基于分段线性定常系统(PWCS)的可观测度分析方法。该方法利用PWCS可观测性分析方法中的提取可观测矩阵,进一步进行可观测度的计算,用可观测阶数和相对可观测度两... 为研究惯导系统动基座滤波中各状态的收敛情况与载机机动的关系,提出一种基于分段线性定常系统(PWCS)的可观测度分析方法。该方法利用PWCS可观测性分析方法中的提取可观测矩阵,进一步进行可观测度的计算,用可观测阶数和相对可观测度两个指标对可观测性进行量化。分析结果能够明确表示出不同状态在观测中的耦合,准确预测可观测度不同的状态的收敛速度,弥补现有方法的不足。利用这种新方法对"速度+姿态"匹配传递对准进行了分析。车载试验结果表明,仅经过转弯三次的简单机动,俯仰角与横滚角的姿态误差的估计均方差可达到3'以下,陀螺和加速度计零偏也得到有效的估计。试验结果与所提出的可测度分析方法的结论一致,表明了该方法的正确性与有效性。 展开更多

关键词 惯性导航系统 可观测度分析 分段线性定常系统 传递对准 车载试验

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GPS/SINS超紧组合导航系统可观测性分析 被引量：14

3

作者 周卫东 蔡佳楠 +1 位作者 孙龙 郑兰 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期1157-1162,共6页

系统状态的可观测性决定了系统的滤波精度.目前,分析系统状态可观测性的主要方法是针对线性系统的,其中奇异值分解(SVD,Singular Value Decomposition)法可以对系统进行事前分析,并且计算简单,成为广泛使用的方法之一.然而集中滤波结构... 系统状态的可观测性决定了系统的滤波精度.目前,分析系统状态可观测性的主要方法是针对线性系统的,其中奇异值分解(SVD,Singular Value Decomposition)法可以对系统进行事前分析,并且计算简单,成为广泛使用的方法之一.然而集中滤波结构的全球定位系统/捷联惯性导航系统(GPS/SINS,Global Positioning System/Strapdown Inertial Navigation System)超紧组合模型的量测方程是非线性的,对非线性系统进行可观测性分析是非常困难的.针对这个问题,推导出了超紧组合模型线性的量测方程,并证明了该模型满足分段定常系统(PWCS,Piece-Wise Constant System)定理;使用奇异值分解法对其做可观测性仿真,并对实验结果做了全面分析.结果表明:系统状态的可观测性受载体运动状态影响,载体机动性越强,可观测的状态越多,可观测性越高. 展开更多

关键词 超紧组合 分段线性定常系统 可观测性 奇异值分解

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MSINS/GPS全组合系统可观测性分析(英文) 被引量：17

4

作者 胡小毛 刘飞 翁海娜 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期38-45,共8页

卡尔曼滤波是组合导航系统处理数据最常用的算法。首先给出PWCS可观测性定理,然后在G矩阵选星算法的基础上,设计了基于伪距/伪距率的MSINS/GPS紧耦合系统(TCS)的卡尔曼滤波器,在上述量测方程中加入基于GPS载波相位观测量的姿态测量方程... 卡尔曼滤波是组合导航系统处理数据最常用的算法。首先给出PWCS可观测性定理,然后在G矩阵选星算法的基础上,设计了基于伪距/伪距率的MSINS/GPS紧耦合系统(TCS)的卡尔曼滤波器,在上述量测方程中加入基于GPS载波相位观测量的姿态测量方程,给出了有姿态测量信息的全组合系统(CIS)。最后证明了CIS满足PWCS定理条件,即可以用离散系统的选择可观测性矩阵(SOM)代替相应的连续系统的总可观测性矩阵(TOM)对系统进行可观测性和可观测度的分析。利用奇异值分解(SVD)理论给出了不同可见卫星数时CIS的可观测性分析结果。与不加入姿态观测信息的MSINS/GPS的TCS比较,计算结果表明CIS比TCS具有更好的可观测性和可观测度。 展开更多

关键词 紧耦合系统 全组合系统 选星算法 G矩阵 载波相位测量 分段线性定常系统 可观测度

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GPS/SINS组合导航系统状态的可观测度分析方法 被引量：6

5

作者 帅平 陈定昌 江涌 《中国空间科学技术》 EI CSCD 北大核心 2004年第1期12-19,共8页

系统状态的可观测度是检验所设计的Kalman滤波器的收敛精度和速度的重要指标。首先 ,分别论述分段式定常系统 (PWCS)的可观测性分析方法和基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法。然后 ,证明GPS/SINS组合导航系统满足PWCS分析定理要... 系统状态的可观测度是检验所设计的Kalman滤波器的收敛精度和速度的重要指标。首先 ,分别论述分段式定常系统 (PWCS)的可观测性分析方法和基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法。然后 ,证明GPS/SINS组合导航系统满足PWCS分析定理要求 ,并进一步提出改进的线性时变系统状态的可观测度分析方法 ,以适用于分析全弹道过程系统状态的可观测度。最后 。 展开更多

关键词 GPS/SINS组合导航系统 全球定位系统 捷联式惯性导航系统 可观测度分析 分段式定常系统

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基于伪距的北斗双星/SINS组合导航系统可观测度分析 被引量：5

6

作者 李建文 张宗麟 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期73-77,共5页

在连续的分段式定常系统模型基础上,证明了通过简化分段式定常系统的可观测矩阵来分析其离散化模型可观测性能的可行性;介绍了一种基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法。通过对一个分段间隔的条带化可观测矩阵进行奇异值分解来判... 在连续的分段式定常系统模型基础上,证明了通过简化分段式定常系统的可观测矩阵来分析其离散化模型可观测性能的可行性;介绍了一种基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法。通过对一个分段间隔的条带化可观测矩阵进行奇异值分解来判断每一个奇异值对应的系统状态及每一个系统状态对应的可观测度;根据北斗双星定位系统的双伪距、高精度原子钟及气压高度信息,建立了北斗双星/SINS伪距组合滤波模型,并将可观测度分析方法应用于该模型中。仿真结果表明:在伪距组合模式下对简化的分段式定常系统可观测矩阵进行奇异值分解的方法能有效反映北斗双星/SINS组合导航系统的可观测程度。 展开更多

关键词 分段式定常系统 伪距 组合导航 可观测度

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SINS/DR组合导航系统可观测性研究 被引量：5

7

作者 严涛 王跃钢 +1 位作者 杨波 贾磊 《现代防御技术》 北大核心 2012年第3期83-87,共5页

对SINS/DR组合导航系统的误差方程进行了介绍。将陀螺漂移、加速度计零偏和里程仪刻度系数误差扩展为卡尔曼滤波器的状态,建立了19维状态的组合导航滤波模型。采用分段线性定常系统(PWCS)分析了载车在各个不同运动特性下SINS/DR组合导... 对SINS/DR组合导航系统的误差方程进行了介绍。将陀螺漂移、加速度计零偏和里程仪刻度系数误差扩展为卡尔曼滤波器的状态,建立了19维状态的组合导航滤波模型。采用分段线性定常系统(PWCS)分析了载车在各个不同运动特性下SINS/DR组合导航系统的可观测矩阵;利用奇异值分解(SVD)分析法定量地分析了SINS/DR导航系统的可观测度。通过系统仿真预测了位置误差、姿态误差和速度误差的滤波效果,仿真结果表明,位置误差、姿态误差和速度误差的估计效果较好。 展开更多

关键词 SINS/DR 组合导航 分段线性定常系统 可观测度 误差估计

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船用光纤陀螺航姿系统动态对准

8

作者 蔡晓佳 黄继勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第2期143-146,共4页

为提高船用航姿系统的对准精度和对准速度,提出了摇摆条件下的两位置对准方案。应用分段线性定常系统理论和可观测度的奇异值分解法,分析了动基座下航姿系统的可观测性和可观测度,并在摇摆台上进行了光纤陀螺航姿系统的两位置对准试验... 为提高船用航姿系统的对准精度和对准速度,提出了摇摆条件下的两位置对准方案。应用分段线性定常系统理论和可观测度的奇异值分解法,分析了动基座下航姿系统的可观测性和可观测度,并在摇摆台上进行了光纤陀螺航姿系统的两位置对准试验。理论分析结果表明,两位置对准可以提高系统状态变量的可观测度,尤其对加速度计误差和方位失准角的可观测度提高作用明显。摇摆试验的结果则表明,两位置对准可以使方位角对准精度提高3倍以上,同时加快了卡尔曼滤波器的收敛速度。摇摆条件下的两位置对准为船用航姿系统动态对准提供了新的途径。 展开更多

关键词 光纤陀螺 航姿系统 初始对准 分段线性定常系统

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基于SVD的SINS多位置对准可观测性分析 被引量：11

9

作者 赵琳 李亮 +1 位作者 孙明 丁继成 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第5期523-528,共6页

针对捷联式惯导系统多位置对准可观测性的问题,以捷联式惯导十状态误差方程为研究对象,利用卡尔曼滤波分别得到固定位置对准与二位置对准以及二位置对准与三位置对准时的方位失准角估计误差收敛情况。在分段线性定常系统理论的基础上,... 针对捷联式惯导系统多位置对准可观测性的问题,以捷联式惯导十状态误差方程为研究对象,利用卡尔曼滤波分别得到固定位置对准与二位置对准以及二位置对准与三位置对准时的方位失准角估计误差收敛情况。在分段线性定常系统理论的基础上,利用奇异值分解的方法,分别对固定位置对准以及二位置对准时的系统各状态变量的可观测性进行分析。仿真结果表明,三位置对准和二位置对准时的方位失准角估计误差达到的稳态误差是一致的,并且多位置对准能够改善捷联惯导系统各状态变量的可观测度。该研究结果不仅为确定并提高捷联惯导系统各状态的可观测度提供了途径,而且为捷联式惯导系统的可观测性达到最佳以及捷联惯导系统对准精度的快速提高提供了理论基础。 展开更多

关键词 可观测性 奇异值分解 多位置对准 分段线性定常系统

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基于局部可观测性分析的惯性平台连续自标定路径优化设计 被引量：6

10

作者 王琪 汪立新 +1 位作者 秦伟伟 沈强 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第6期713-720,共8页

针对惯性平台连续自标定的标定路径优化设计问题,提出了一种基于局部可观测性分析的优化设计方法。首先基于局部可观测性的定义和分段定常系统(PWCS)理论推导了一类非线性时变系统的局部可观测条件,在此基础上,定义了系统状态量的相对... 针对惯性平台连续自标定的标定路径优化设计问题,提出了一种基于局部可观测性分析的优化设计方法。首先基于局部可观测性的定义和分段定常系统(PWCS)理论推导了一类非线性时变系统的局部可观测条件,在此基础上,定义了系统状态量的相对可观测度。对连续自标定系统的状态空间方程进行局部线性化和离散化后,对其系统局部可观测性和状态量相对可观测度进行分析,并以系统状态量相对可观测度最大为原则,对惯性平台连续自标定的标定路径进行了优化设计。仿真结果表明,优化设计的自标定路径能够以优于0.7%的相对误差标定出所有的平台误差系数,具有一定的实际应用价值。 展开更多

关键词 连续自标定 局部可观测性 可观测度 分段定常系统 惯性平台

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弹道导弹SINS空中在线标定方法 被引量：4

11

作者 申亮亮 王新龙 《航空兵器》 2009年第2期3-7,共5页

从工程应用的角度出发,利用高精度的GPS信息,研究了一种弹道导弹捷联惯导系统(SINS)空中在线标定方法,建立了发射点惯性系下SINS的误差模型,应用分段线性定常系统(PWCS)的可观测性分析理论和奇异值方法,定量地研究了系统状态变量的可观... 从工程应用的角度出发,利用高精度的GPS信息,研究了一种弹道导弹捷联惯导系统(SINS)空中在线标定方法,建立了发射点惯性系下SINS的误差模型,应用分段线性定常系统(PWCS)的可观测性分析理论和奇异值方法,定量地研究了系统状态变量的可观测度。针对SINS初始失准角及惯性器件误差所造成的导航误差,利用弹载GPS得到的速度和位置量测信息,通过最优估计的方法标定出SINS的导航误差,并采用误差状态转移算法反推初始平台失准角,从而为导弹的后续飞行提供精确的惯性器件误差系数和姿态基准。通过仿真验证了弹道导弹SINS空中在线标定方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 弹道导弹 捷联惯导系统 空中标定 状态转移矩阵 分段线性定常系统

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