单脉冲星自主导航系统可观测性分析 被引量：7

1

作者 郑广楼 刘建业 +1 位作者 乔黎 熊智 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期506-510,共5页

研究了基于单脉冲星的卫星自主导航系统中的重要理论问题——可观测性问题.建立了系统的状态方程和量测方程,根据扩展卡尔曼滤波对系统模型进行线性化处理的特点,采用分段式定常系统(PWCS)的可观测性分析方法分析系统的可观测性,经理论... 研究了基于单脉冲星的卫星自主导航系统中的重要理论问题——可观测性问题.建立了系统的状态方程和量测方程,根据扩展卡尔曼滤波对系统模型进行线性化处理的特点,采用分段式定常系统(PWCS)的可观测性分析方法分析系统的可观测性,经理论分析可知,系统的可观测矩阵接近奇异,可观测性较差.仿真结果表明:利用单颗脉冲星的量测信息能够修正卫星轨道动力学预报的位置和速度估计值,在短期内可将其误差控制在一定的范围内,但是很难实现长期的卫星自主轨道保持. 展开更多

关键词 X射线脉冲星 卫星 自主导航 可观测性分析

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被动测距的可观测性分析和滤波方法 被引量：6

2

作者 王万平 魏宏刚 +1 位作者 廖胜 邢廷文 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期1083-1088,共6页

首先建立运动单站被动测距的数学模型,然后分析被动测距的可观测性,并针对实际应用提出了相应的滤波估计方法。可观测性问题分析了具有不同运动特征的目标在仅有方位角和俯仰角测量时能计算位置坐标的充分条件,将被动测距归结为典型的... 首先建立运动单站被动测距的数学模型,然后分析被动测距的可观测性,并针对实际应用提出了相应的滤波估计方法。可观测性问题分析了具有不同运动特征的目标在仅有方位角和俯仰角测量时能计算位置坐标的充分条件,将被动测距归结为典型的间接测量问题。由于直接测量的方位角和俯仰角与位置坐标的关系构成非线性测量方程,利用离散状态空间模型的分析方法,将被动测距描述为非线性状态估计问题。推广卡尔曼滤波、粒子滤波是求解被动测距非线性状态估计的常用方法。模拟了实际的被动测距模型,并用推广卡尔曼滤波和粒子滤波方法估计目标的位置坐标序列。模拟实验表明:这两种方法在运动单站被动测距中是有效的。 展开更多

关键词 被动测距 无源定位 可观测性分析 推广卡尔曼滤波 粒子滤波

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基于条件数理论的高维组合导航系统可观测性分析 被引量：1

3

作者 石静 杨建华 +1 位作者 曹晓欢 迪玉茹 《航空兵器》 2016年第4期25-29,共5页

为了更好地完善惯导系统误差补偿和抑制技术,对SINS/GPS组合导航系统进行可观测性分析,从而对系统误差进行补偿,提高导航精度。利用分段线性定常理论得到系统的提取可观测性矩阵,再计算该矩阵的条件数,根据条件数分析在不同量测及不同... 为了更好地完善惯导系统误差补偿和抑制技术,对SINS/GPS组合导航系统进行可观测性分析,从而对系统误差进行补偿,提高导航精度。利用分段线性定常理论得到系统的提取可观测性矩阵,再计算该矩阵的条件数,根据条件数分析在不同量测及不同机动方式下系统的可观测性。针对SINS/GPS组合导航系统,建立高维数学模型,设置复杂运动轨迹,比较不同量测下误差源的可观测性。仿真结果表明:与机动方式的激励作用相比,增加量测能更有效地提高系统的可观测性。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 全球定位导航系统 组合导航 分段线性定常理论 条件数 可观测性分析

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基于声强的水中体积目标被动定位的可观测性分析

4

作者 刘勋 相敬林 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期248-251,共4页

根据体积目标的3个特定部位的辐射噪声频率特性的不同,建立了在两种不同运动条件下的基于声强的观测模型,分析了两个系统的可观测性,为体积目标的3个特定部位进一步进行定位和跟踪提供了理论依据。

关键词 声强 水中体积目标 被动定位 可观测性分析 水声探测

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可观测性分析在组合导航中的应用

5

作者 吕建强 叶松 +1 位作者 赵玉梅 骆斐 《科技创新与应用》 2016年第16期12-14,共3页

文章采用分段线性化和奇异值分解的方法对运载火箭飞行全程组合导航的状态变量进行可观测性分析,并进一步对可观测变量的可观测程度和变量之间的相互影响进行了分析。为组合导航滤波设计和火箭弹道设计提供了一定的参考。经分析得出,速... 文章采用分段线性化和奇异值分解的方法对运载火箭飞行全程组合导航的状态变量进行可观测性分析,并进一步对可观测变量的可观测程度和变量之间的相互影响进行了分析。为组合导航滤波设计和火箭弹道设计提供了一定的参考。经分析得出,速度位置始终可观测,且收敛较快;其它变量在某些条件下是可观测的,由于存在相互影响,而且变量的可观测阶数较高,要做到收敛需要更加严苛的条件,在能够滤波时需要的收敛时间也比较长。 展开更多

关键词 可观测性分析 可观测程度 组合导航 运载火箭

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基于DVL信息辅助下的捷联惯导初始对准可观测性分析

6

作者 罗银波 张光俊 +1 位作者 胡柏青 常路宾 《舰船电子工程》 2019年第4期50-54,共5页

在利用DVL与SINS进行初始对准时,一般将系统误差及相关器件的误差作为状态变量进行滤波估计,状态估计的精度及速度决定着系统初始对准的速度及精度,而状态估计的精度及速度又与系统的可观测性有很大关系,当被估计的状态不可观测或者可... 在利用DVL与SINS进行初始对准时,一般将系统误差及相关器件的误差作为状态变量进行滤波估计,状态估计的精度及速度决定着系统初始对准的速度及精度,而状态估计的精度及速度又与系统的可观测性有很大关系,当被估计的状态不可观测或者可观测性较低时,将状态估计值反馈给系统会造成系统的精度下降甚至发散,因此需要对系统状态变量进行可观测性及可观测度的分析,针对以上问题,论文构建了基于DVL信息辅助下SINS初始对准的系统模型,利于基于系统可观测矩阵奇异值分解(SVD)的方法分别对模型在静止和转动状态下进行可观测性分析,结果表明转动状态下能激励惯性器件的各误差参数,使基于DVL信息辅助下SINS初始对准的系统模型可观测。 展开更多

关键词 初始对准 捷联惯导 多普勒计程仪 卡尔曼滤波器 可观测性分析

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惯性导航系统动基座传递对准可观测性分析 被引量：3

7

作者 黄帅 蔡洪 丁智坚 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第11期2548-2554,共7页

针对机载武器惯性导航系统动基座传递对准问题,以系统原始的非线性模型为分析对象,根据可观测性的基本定义,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解。通过分析系统各状态量的解同载体运动方式之间的关系,得出了系统各状... 针对机载武器惯性导航系统动基座传递对准问题,以系统原始的非线性模型为分析对象,根据可观测性的基本定义,将系统可观测性问题转化为判断系统状态量是否存在唯一解。通过分析系统各状态量的解同载体运动方式之间的关系,得出了系统各状态量可观测的充分条件,并设计了相应的机动方案。结果表明,载体在不同加速度下的平移运动可增强惯性器件误差、安装误差角和姿态的可观测性,而载体的旋转运动则有助于提高杆臂的可观测性。与传统方法不同,该方法分析过程简洁明了,且物理意义明确,为合理规划载体的机动方案提供了理论指导,同时,也为其他非线性系统的分析与设计提供了新的思路。最后,采用扩展Kalman滤波(EKF)对系统进行了仿真,仿真结果验证了理论分析结果的正确性和有效性。 展开更多

关键词 可观测性分析 传递对准 机动方案 动基座 惯性导航系统

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捷联惯导快速传递对准可观测性分析与机动方案设计 被引量：3

8

作者 蔡静 王晓飞 +2 位作者 赵春明 王君 李涛 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第5期431-437,共7页

基于“速度+姿态”的快速传递对准对实际失准角的估计精度和速度与载体机动密不可分,尤其在大失准角条件下非线性系统观测性分析和可观测度定义仍没有统一方法。首先,在基于量测失准角快速传递对准线性模型的基础上,通过构造可观测性矩... 基于“速度+姿态”的快速传递对准对实际失准角的估计精度和速度与载体机动密不可分,尤其在大失准角条件下非线性系统观测性分析和可观测度定义仍没有统一方法。首先,在基于量测失准角快速传递对准线性模型的基础上,通过构造可观测性矩阵,分析得出状态量可观测的充分条件;然后,通过构建大失准角条件下快速传递对准非线性数学模型,从全局可观测性的角度出发,系统地推衍非线性系统可观测性与载体机动之间的关系,为载体机动方案的选取提供理论基础;最后,通过仿真实验验证理论分析的正确性。仿真结果表明:在摇摆机动条件下,无论是小失准角还是大失准角,主、子惯导载体的实际失准角在10 s内均可达到约3’的精度。 展开更多

关键词 惯性导航 传递对准 “速度+姿态”匹配 可观测性分析

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基于卫星信息的惯导系统可观测性分析

9

作者 吴铭 高青伟 吴芳 《海军航空工程学院学报》 2013年第5期504-508,共5页

可观测性分析是组合导航系统进行滤波器设计的重要内容,直接影响状态估计时的收敛速度和收敛精度,因而需要对状态变量的可观测程度进行定量分析。文章针对基于卫星的惯导系统在机动方式时的可观测性分析进行研究,改进了组合导航系统的... 可观测性分析是组合导航系统进行滤波器设计的重要内容,直接影响状态估计时的收敛速度和收敛精度,因而需要对状态变量的可观测程度进行定量分析。文章针对基于卫星的惯导系统在机动方式时的可观测性分析进行研究,改进了组合导航系统的可观测度,省略了外观测量的求取,有效减少了计算量,简化了分析步骤。仿真结果证明了该方法的有效性。 展开更多

关键词 惯导系统 可观测性分析 卫星信息

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可观测性分析方法探讨及其在初始对准中的应用 被引量：2

10

作者 胡华峰 刘明 +1 位作者 李旦 罗伟 《电光与控制》 北大核心 2016年第4期75-80,共6页

可观测性分析方法在卡尔曼滤波效果估计中得到了广泛应用,本文对误差协方差矩阵和姿态精度因子(ADOP)两种可观测性分析方法进行了研究,并分析了两种方法之间的关系。针对旋转式惯导系统多位置初始对准的问题,以捷联式惯导初始对准33维... 可观测性分析方法在卡尔曼滤波效果估计中得到了广泛应用,本文对误差协方差矩阵和姿态精度因子(ADOP)两种可观测性分析方法进行了研究,并分析了两种方法之间的关系。针对旋转式惯导系统多位置初始对准的问题,以捷联式惯导初始对准33维状态误差方程为研究对象,分别采用上述两种方法分析了可观测性分析在旋转惯组初始对准的转动顺序、停留时间及模型降阶方面的应用。仿真结果表明,两种方法在初始对准方案选择中具有良好的一致性。 展开更多

关键词 误差协方差矩阵 ADOP 可观测性分析 旋转惯组 初始对准

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一种多天线GPS/SINS全组合测姿模型及其可观测性分析 被引量：2

11

作者 贺浩 杨东方 +2 位作者 郑玉航 张金生 王仕成 《电光与控制》 北大核心 2016年第6期40-44,共5页

建立了一种基于多天线GPS/SINS的全组合测姿模型;在位置、速度组合的基础上,利用星站双差观测量实现姿态测量,并证明了PWCS定理可用于分析该类系统的可观测性。研究了系统在不同可见星数目情况下的状态可观测性,并通过一段仿真航迹,对... 建立了一种基于多天线GPS/SINS的全组合测姿模型;在位置、速度组合的基础上,利用星站双差观测量实现姿态测量,并证明了PWCS定理可用于分析该类系统的可观测性。研究了系统在不同可见星数目情况下的状态可观测性,并通过一段仿真航迹,对比了模型的测姿精度等性能。结果表明,当可见星数目大于等于4颗时,系统状态即完全可观测,此时,导航系统滤波参数能够较快收敛,并且达到较高的测姿精度。而在此基础上继续增加可见星数目、增加姿态观测量并不能使系统的测姿精度和收敛速度得到明显改善。 展开更多

关键词 姿态测量 可观测性分析 GPS/SINS 卡尔曼滤波

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全局可观测性分析的SINS/CNS快速标定方法

12

作者 徐志浩 周召发 +2 位作者 徐梓皓 常振军 冯磊 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期321-328,共8页

星敏感器安装误差是制约SINS/CNS导航精度的主要因素之一,有必要在使用前对其进行标定,特别是小视场星敏感器无法根据单幅星图得到姿态信息。文中提出了一种SINS/CNS组合导航系统的快速高精度标定方法,利用惯导输出的姿态、速度以及星... 星敏感器安装误差是制约SINS/CNS导航精度的主要因素之一,有必要在使用前对其进行标定,特别是小视场星敏感器无法根据单幅星图得到姿态信息。文中提出了一种SINS/CNS组合导航系统的快速高精度标定方法,利用惯导输出的姿态、速度以及星敏感器测量的矢量信息构造量测,建立卡尔曼滤波模型,实现安装误差和惯性器件常值误差的地面标定。通过全局可观测性分析,详细给出了系统在不同的姿态和观测星点的情况下的可观测性并进行了验证。仿真结果证明:至少需要进行两个轴向的转动、三次观星且需避免将星点位于星敏测量原点,才能高精度估计出星敏感器三轴安装误差,而对于大视场星敏感器来说部分惯组姿态不利于提高系统可观测度,该方法对姿态和星敏感器安装误差的估计精度均在0.5″内,陀螺和加速度计的常值误差分别小于0.000 7 (°)/h和0.3μg,无需精密的外部设备和人工参考即可实现高精度标定,对SINS/CNS组合导航系统的观星方案设计有一定意义。 展开更多

关键词 星敏感器 捷联惯导系统 安装误差 可观测性分析

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深度优先算法在电力系统可观测性分析中的应用

13

作者 李巍 康宏伟 《科学技术创新》 2018年第3期43-44,共2页

电力系统状态估计是建立电网运行状态数据实时数据库的必然选择。可观测性分析作为电力系统状态估计的第一步,直接决定了状态估计能否正常进行。本文基于深度优先算法对电力系统可观测性加以分析,并以IEEE-30系统为例验证了该方法的有... 电力系统状态估计是建立电网运行状态数据实时数据库的必然选择。可观测性分析作为电力系统状态估计的第一步,直接决定了状态估计能否正常进行。本文基于深度优先算法对电力系统可观测性加以分析,并以IEEE-30系统为例验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 状态估计 可观测性分析 深度优先遍历

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GNSS可用星数对GNSS/SINS紧组合系统性能影响分析 被引量：1

14

作者 孙兆妍 王新龙 +1 位作者 李群生 王盾 《航空兵器》 2017年第6期32-40,共9页

定量分析了GNSS可用星数对GNSS/SINS紧组合导航系统性能的影响,建立了一种紧组合系统可观测性分析模型,推导了紧组合系统的可观测性矩阵,并针对不同GNSS可用星数的情况给出了GNSS/SINS紧组合导航系统的可观测性理论分析结果以及各状态... 定量分析了GNSS可用星数对GNSS/SINS紧组合导航系统性能的影响,建立了一种紧组合系统可观测性分析模型,推导了紧组合系统的可观测性矩阵,并针对不同GNSS可用星数的情况给出了GNSS/SINS紧组合导航系统的可观测性理论分析结果以及各状态量的可观测度和导航解算性能。仿真结果表明:当有4颗及以上可用星时,由于GNSS/SINS紧组合导航系统完全可观,因此可获得高精度的导航信息;而当可用星数短时衰减为3颗时,且短时间内时钟误差较为稳定,则短期内GNSS/SINS紧组合导航系统仍可提供较高精度的导航信息;当仅有1颗或2颗可用星时,由于量测信息严重不足,导致组合系统状态量的可观测度大幅下降,使得组合系统的导航精度明显降低。 展开更多

关键词 导航模式 GNSS/SINS紧组合 可见星数 可观测性分析

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基于可观性分析的捷联惯导快速自对准方法

15

作者 李晋斐 赵冬青 +3 位作者 肖国锐 王栋民 杨朝永 赖路广 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期278-284,共7页

初始对准的精度和速度直接影响惯性导航系统的工作性能,针对静基座条件下初始对准滤波模型的简化问题,提出一种改进的完全可观测初始对准模型;通过分析静基座条件下初始对准模型的可观测阵,构建降阶后的完全可观测初始对准模型;仿真实... 初始对准的精度和速度直接影响惯性导航系统的工作性能,针对静基座条件下初始对准滤波模型的简化问题,提出一种改进的完全可观测初始对准模型;通过分析静基座条件下初始对准模型的可观测阵,构建降阶后的完全可观测初始对准模型;仿真实验验证在理想的静基座条件下所用方法的有效性,结果表明采用降阶法使得模型大大简化,在减少计算量的同时保证了对准精度;通过实测实验比较在实际条件下2种模型的结果,降阶模型能够加快收敛速度,有效消除不可观测状态量对整个系统的影响,总体来说,是一种相对优化的静基座初始对准模型。 展开更多

关键词 初始对准 可观测性分析 捷联惯导 静基座 降阶 卡尔曼滤波

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基于方位角和多普勒的机动目标无源定位跟踪可观测条件 被引量：7

16

作者 占荣辉 王玲 万建伟 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期54-58,共5页

可观测性分析是无源定位与跟踪系统的前提和基础,只有满足可观测条件才能对系统进行正确求解。应用线性系统理论,以目标方位角和多普勒频率为观测量,对匀加速和匀转弯这两类最常见的机动目标进行了可观测分析,为进一步研究机动目标的无... 可观测性分析是无源定位与跟踪系统的前提和基础,只有满足可观测条件才能对系统进行正确求解。应用线性系统理论,以目标方位角和多普勒频率为观测量,对匀加速和匀转弯这两类最常见的机动目标进行了可观测分析,为进一步研究机动目标的无源定位与跟踪提供了理论前提。最后给出了仿真实例,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 机动目标定位 无源跟踪 可观测性分析

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惯性测量系统火箭橇试验一维运动约束方法 被引量：1

17

作者 魏宗康 高荣荣 《导弹与航天运载技术》 CSCD 北大核心 2020年第6期39-45,共7页

火箭橇试验由于其大过载、高动态等特点,能够为惯性测量系统的性能测试和精度评估提供测量数据及试验验证等。在进行火箭橇试验时,火箭橇体的运动应为一维直线运动。但在实际情形中,由于惯性测量系统误差影响,橇体的实际轨迹为三维轨迹... 火箭橇试验由于其大过载、高动态等特点,能够为惯性测量系统的性能测试和精度评估提供测量数据及试验验证等。在进行火箭橇试验时,火箭橇体的运动应为一维直线运动。但在实际情形中,由于惯性测量系统误差影响,橇体的实际轨迹为三维轨迹,导致导航解算结果存在较大误差。针对上述问题,提出一种将惯性测量系统火箭橇试验三维运动约束为精确的一维运动的方法。首先建立火箭橇橇体的姿态角误差、速度误差和位移误差模型,并将其作为系统状态量;其次,采用卡尔曼滤波器对系统状态量进行开环估计和零速修正补偿,最终使得橇体在侧向和高度方向上的位置和速度补偿到近似为零。试验导航结果表明,经过一维运动约束方法处理后的X轴位移误差明显减小,且经修正补偿后的Y轴和Z轴的位移误差已减小到1 cm左右,实现了火箭橇试验运动一维化的处理。 展开更多

关键词 火箭橇试验 直线化处理 可观测性分析 姿态角误差补偿 卡尔曼滤波

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基于对偶四元数的惯性/卫星/天文组合导航系统改进联邦滤波方法 被引量：4

18

作者 闵艳玲 熊智 +2 位作者 邢丽 刘建业 殷德全 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期315-324,共10页

传统惯性/卫星/天文组合导航系统联邦滤波中主滤波器和子滤波器状态量保持一致,而天文姿态信息仅对部分状态具有可观测性。常用的惯性/天文组合模式需将高精度的天文姿态信息进行坐标转换,从而降低组合导航精度。针对上述问题,提出了一... 传统惯性/卫星/天文组合导航系统联邦滤波中主滤波器和子滤波器状态量保持一致,而天文姿态信息仅对部分状态具有可观测性。常用的惯性/天文组合模式需将高精度的天文姿态信息进行坐标转换,从而降低组合导航精度。针对上述问题,提出了一种基于对偶四元数的惯性/卫星/天文组合导航系统改进联邦滤波方法,通过可观测性分析对子滤波器进行降维,能在保证导航精度的同时提高系统实时性。基于对偶四元数的降维惯性/天文组合方法可直接利用天文姿态信息进行组合,实现了天文高精度信息的有效利用,且避免将不可观测状态进行反馈修正从而提高组合精度。仿真结果表明,提出的改进联邦滤波方法能获得与集中式滤波相当的精度,在卫星信号丢失或故障情况下,相比于传统惯性/天文组合具有更优的性能。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 卫星导航系统 天文导航系统 对偶四元数 可观测性分析 联邦滤波

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火星探测器捕获段自主导航模型选择与精度分析 被引量：1

19

作者 祝佳芳 王新龙 +1 位作者 李群生 车欢 《航空兵器》 2017年第5期18-24,共7页

对于火星探测器在捕获段的自主导航系统而言,随着探测器不断接近火星,系统模型会从多体运动模型(模型1)变换到受摄二体运动模型(模型2),并且捕获段探测器可观测的天体也是多样的,包括火星、火卫1、火卫2和太阳。为了分析捕获段不同模型... 对于火星探测器在捕获段的自主导航系统而言,随着探测器不断接近火星,系统模型会从多体运动模型(模型1)变换到受摄二体运动模型(模型2),并且捕获段探测器可观测的天体也是多样的,包括火星、火卫1、火卫2和太阳。为了分析捕获段不同模型的精度,首先推导建立两个状态模型与多个量测模型;在此基础上利用PWCS法、FIM法和条件数三种方法,分析在模型1和模型2条件下,不同观测量的选取对系统可观测度的影响。通过仿真验证给出了最佳的系统模型和量测模型的组合策略,为火星探测器捕获段自主导航系统的设计提供了重要参考。 展开更多

关键词 火星探测器 捕获段 自主导航 可观测性分析

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单轴旋转捷联惯性导航系统加速度计尺寸误差标定方法 被引量：1

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作者 王昆明 谢建 周召发 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第7期1314-1321,共8页

加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差... 加速度计尺寸误差在载体角运动情况下,会造成捷联惯性导航系统导航解算误差,这在单轴旋转捷联惯性导航系统中尤为显著。为提高导航精度,提出一种新的加速度计尺寸误差标定方法。通过分析单轴旋转调制下尺寸误差的作用机理,建立导航误差与尺寸误差的数学模型;为进一步提高标定效果,引入加速度计等效误差作为扩展观测量,利用可观测性分析方法设计具体的标定路径,通过滤波获取尺寸误差参数。仿真和实验结果表明,相比仅以速度误差为观测量的方法,该方法可以实现对加速度计尺寸误差的更高精度快速标定,导航速度解算误差可降低约50%. 展开更多

关键词 兵器科学与技术 旋转调制 尺寸效应 扩展观测量 可观测性分析 误差标定

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