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微捷联姿态系统的一种扩展卡尔曼滤波方法 被引量:14
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作者 沈晓蓉 张海 +1 位作者 范耀祖 吴光跃 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期933-935,共3页
采用低精度的微惯性陀螺和加速度计作为微惯性捷联姿态确定系统元件,首先分析了捷联惯性姿态解算的非线性问题和误差累积的原因;根据姿态三角函数关系引入横滚、俯仰角的3个替换变量作为状态变量,并根据状态变量之间的约束方程和运动体... 采用低精度的微惯性陀螺和加速度计作为微惯性捷联姿态确定系统元件,首先分析了捷联惯性姿态解算的非线性问题和误差累积的原因;根据姿态三角函数关系引入横滚、俯仰角的3个替换变量作为状态变量,并根据状态变量之间的约束方程和运动体前向速度测量,建立了捷联惯性姿态的一种扩展卡尔曼滤波模型;采用MTi微惯性捷联测量组合进行实验,将该扩展卡尔曼滤波方法解算载体姿态结果与捷联姿态解算结果相比较,验证了该方法抑制惯性姿态解算累积误差的能力. 展开更多
关键词 微惯性捷联姿态确定系统 约束方程 扩展卡尔曼滤波 累积误差
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捷联惯性导航系统的姿态算法优化设计 被引量:21
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作者 刘巧光 杨海军 +2 位作者 郭美凤 滕云鹤 章燕申 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1999年第2期2-6,共5页
在圆锥运动条件下,具有相同时间间隔的两个角增量的叉乘对圆锥补偿的贡献相等。本文根据这一特点,设计了一种捷联惯导系统姿态算法,在圆锥补偿获得相同精度的情况下,它的计算量较少。同时,利用此特点,推导出利用前一圆锥补偿周期... 在圆锥运动条件下,具有相同时间间隔的两个角增量的叉乘对圆锥补偿的贡献相等。本文根据这一特点,设计了一种捷联惯导系统姿态算法,在圆锥补偿获得相同精度的情况下,它的计算量较少。同时,利用此特点,推导出利用前一圆锥补偿周期的角增量进行圆锥补偿的算法,提高了补偿精度。本文给出了仿真实验结果。本文为研制激光陀螺捷联惯导系统提供了一种高精度算法。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 姿态算法 圆锥补偿算法
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MEMS-INS微型飞行器姿态确定系统的实现研究 被引量:10
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作者 李荣冰 刘建业 +1 位作者 段方 牛新元 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期618-622,共5页
研究了微型飞行器姿态确定系统的样机实现.在对MEMS惯性器件性能分析和零偏温度建模的基础上,提出微型飞行器九位置非正交及安装误差标定方法,利用相关理论分析MEMS惯性传感器的噪声特性,建立适合工程应用的姿态组合算法,进行了转台测... 研究了微型飞行器姿态确定系统的样机实现.在对MEMS惯性器件性能分析和零偏温度建模的基础上,提出微型飞行器九位置非正交及安装误差标定方法,利用相关理论分析MEMS惯性传感器的噪声特性,建立适合工程应用的姿态组合算法,进行了转台测试和试飞试验.误差补偿后,陀螺和加速度计零偏稳定性分别达到0.036°/s2和0.01 m/s2,俯仰和横滚的误差均方差分别达到0.33°和0.28°.试验结果表明:器件和系统级的误差补偿起到了综合补偿的效果,姿态误差减小了约50%,基于MEMS-INS的姿态确定系统可满足微型飞行器自主姿态稳定的需求. 展开更多
关键词 型飞行器 姿态确定 惯性导航系统 误差补偿
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MEMS微惯性姿态系统的环境适应性优化设计技术 被引量:6
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作者 刘建业 杭义军 +1 位作者 李荣冰 孙永荣 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期669-676,共8页
分析了MEMS微惯性姿态系统温度及载体运动等环境因素对MEMS惯性传感器的影响和姿态系统的关键技术;针对MEMS惯性器件的热环境优化,建立了基于有限元分析方法的热分析模型,仿真分析了散热设计方案,基于微惯性姿态系统样机,试验验证了散... 分析了MEMS微惯性姿态系统温度及载体运动等环境因素对MEMS惯性传感器的影响和姿态系统的关键技术;针对MEMS惯性器件的热环境优化,建立了基于有限元分析方法的热分析模型,仿真分析了散热设计方案,基于微惯性姿态系统样机,试验验证了散热设计的有效性;针对MEMS惯性传感器误差的强非线性特性,建立了全温范围分段线性误差补偿模型,改进了误差标定方法,有效提高了MEMS惯性器件的精度;分析了微惯性姿态组合算法的适用性条件,优化设计了基于载体飞行状态的微惯性姿态系统姿态滤波的约束条件。转台试验和飞行试验充分验证了环境适应性优化设计方法和结果的有效性,全程飞行条件下姿态误差优于2.5°,稳定飞行阶段姿态误差优于1°,该系统可满足姿态备份和微小型无人飞行器的应用需求。 展开更多
关键词 惯性姿态系统 环境适应性 散热优化 误差建模
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关于捷联惯性系统全姿态计算 被引量:6
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作者 赵忠 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1994年第2期20-21,33,共3页
—对于全姿态工作的捷联惯性系统,提出了物理奇点和计算奇点两种不同的概念,探讨了全姿态工作的含义,给出了新的姿态角计算框图。
关键词 惯性系统 捷联系统 姿态 姿态算法 姿态计算 奇点 平台惯导系统 横滚角 四元数法 俯仰角
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车载SINS-DGPS-里程计组合系统捷联起始姿态角确定方法 被引量:2
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作者 吴万清 李征航 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2008年第3期73-76,共4页
在有些特殊应用场合如车载移动测图系统,要求的是高精度的定位定姿结果而不要求实时性,针对这一应用特点,提出了使用DGPS的位置信息来纠正SINS的起始失准角误差,实际应用表明:该方法取得了较好的效果,可满足工程应用的要求。
关键词 捷联惯性导航系统 差分GPS 姿态校准 SINS-速度-DGPS组合定位定姿
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一种微捷联惯导系统姿态角最优估计算法研究 被引量:5
7
作者 刘瑞华 《系统仿真学报》 CAS CSCD 2004年第1期142-145,共4页
回顾了捷联惯导系统姿态角的传统解法,分析了这种算法在基于MEMS-IMU的捷联惯导系统中导致姿态角计算误差过大的基本原因。针对MEMS陀螺具有较大漂移的特点,引入了一种新的基于卡尔曼滤波器的姿态角最优估计算法,并对算法进行了数值仿... 回顾了捷联惯导系统姿态角的传统解法,分析了这种算法在基于MEMS-IMU的捷联惯导系统中导致姿态角计算误差过大的基本原因。针对MEMS陀螺具有较大漂移的特点,引入了一种新的基于卡尔曼滤波器的姿态角最优估计算法,并对算法进行了数值仿真。结果表明,该方法能极大提高姿态角的计算精度。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 姿态 机电系统 惯性测量元件 最优估计
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关于激光捷联惯性导航系统姿态算法的分析 被引量:1
8
作者 吕伟 王艳东 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2005年第5期6-9,共4页
圆锥误差和量化误差是激光捷联惯性导航系统姿态解算误差的两个最主要的误差源。从分析圆锥误差产生的机理出发,分别分析了以角度和角速度为计算参数的圆锥误差补偿算法,并对量化误差对圆锥误差补偿算法的影响进行了研究。通过理论分析... 圆锥误差和量化误差是激光捷联惯性导航系统姿态解算误差的两个最主要的误差源。从分析圆锥误差产生的机理出发,分别分析了以角度和角速度为计算参数的圆锥误差补偿算法,并对量化误差对圆锥误差补偿算法的影响进行了研究。通过理论分析和数字仿真,得出在实际工程应用中,采用角速度为输入信息的激光捷联惯性导航系统姿态算法应该在考虑量化误差的情况下,采用以角速度为计算参数的圆锥误差补偿算法。 展开更多
关键词 激光捷联惯性导航系统 姿态算法 圆锥误差 量化误差
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改进粒子滤波在捷联惯导系统姿态确定中的应用 被引量:1
9
作者 聂琦 高晓颖 李刚 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第5期1282-1285,共4页
捷联惯导系统姿态确定问题本质上是一个非线性滤波估计问题。针对传统的扩展卡尔曼滤波不再适用于非线性和非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在粒子退化和粒子耗尽等问题,提出了将马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)正则粒子滤波算法应用于捷联... 捷联惯导系统姿态确定问题本质上是一个非线性滤波估计问题。针对传统的扩展卡尔曼滤波不再适用于非线性和非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在粒子退化和粒子耗尽等问题,提出了将马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)正则粒子滤波算法应用于捷联惯导系统的姿态确定中。计算机仿真表明了该方法在加快收敛速度、提高姿态精度和自适应调整粒子个数方面的有效性和可行性。 展开更多
关键词 马尔可夫链蒙特卡罗 正则粒子滤波 捷联惯导系统 姿态确定
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姿态确定用的GPS辅助的低成本捷联惯导系统
10
作者 Itzhack Y.Bar-Itzhack Y.Meclan 文有桂 《国外导弹与航天运载器》 1989年第3期19-26,共8页
本文论述用全球定位系统(GPS)接收机,低成本捷联惯导系统和微处理机的组合来增加GPS的姿态信息。将全球定位系统位置测量值输入微处理机进行卡尔曼滤波计算,以便估算和校正捷联惯导系统误差。在运载器无大加速度机动的情况下,为了满足... 本文论述用全球定位系统(GPS)接收机,低成本捷联惯导系统和微处理机的组合来增加GPS的姿态信息。将全球定位系统位置测量值输入微处理机进行卡尔曼滤波计算,以便估算和校正捷联惯导系统误差。在运载器无大加速度机动的情况下,为了满足精度要求,敏感组件必须周期性地转位。本文介绍了系统性能的灵敏度的分析,并介绍和讨论了协方差仿真试验的结果。结果表明,低成本、低精度的捷联惯导系统能满足所要求的精度,倾斜误差为0.15毫弧,方位误差为5.0毫弧。 展开更多
关键词 全球定位系统 姿态确定 捷联系统
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加速度计辅助模糊混合捷联姿态确定算法研究 被引量:3
11
作者 沈晓蓉 张海 +1 位作者 范耀祖 吴光跃 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2008年第1期106-108,共3页
利用模糊逻辑法判断载体运动状态、融合加速度计和捷联姿态解算结果,设计了基于模糊逻辑的加速度计辅助混合捷联姿态确定算法,跑车实验与高精度组合导航系统姿态输出相比,结果表明,该算法能有效抑制捷联姿态解算误差的积累,为低精度微... 利用模糊逻辑法判断载体运动状态、融合加速度计和捷联姿态解算结果,设计了基于模糊逻辑的加速度计辅助混合捷联姿态确定算法,跑车实验与高精度组合导航系统姿态输出相比,结果表明,该算法能有效抑制捷联姿态解算误差的积累,为低精度微惯性测量元件实现可靠的的姿态确定系统提供了技术解决途径。 展开更多
关键词 模糊逻辑 捷联姿态确定算法 加速度计 惯性测量元件
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捷联惯性系统初始对准中IMU安装误差及陀螺漂移的估计与补偿 被引量:9
12
作者 程向红 黄华 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第5期13-15,25,共4页
为尽可能消除IMU安装误差和陀螺漂移对系统精度的影响,运用主从惯导传递对准技术,采用扩展状态滤波器和速度/姿态角组合匹配的方法,估计出IMU安装误差和陀螺漂移误差,并对系统进行补偿。仿真结果表明,补偿了安装误差和陀螺漂移后,捷联... 为尽可能消除IMU安装误差和陀螺漂移对系统精度的影响,运用主从惯导传递对准技术,采用扩展状态滤波器和速度/姿态角组合匹配的方法,估计出IMU安装误差和陀螺漂移误差,并对系统进行补偿。仿真结果表明,补偿了安装误差和陀螺漂移后,捷联惯性系统的导航参数精度可提高1个数量级以上。 展开更多
关键词 捷联惯性系统 安装误差 陀螺漂移 初始对准 滤波器 补偿 导航参数 姿态 IMU 传递对准
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基于MEMS器件的低成本微惯性导航系统设计 被引量:5
13
作者 邵婷婷 李建新 +1 位作者 张永波 胡士峰 《现代电子技术》 2010年第20期200-203,共4页
设计了一款基于MEMS陀螺和MEMS加速度计的低成本微惯性导航系统。采用"四元数"法进行姿态计算,通过比力变换、积分运算确定载体的速度、位置。分析样机运行结果可知,静态运行15 s,姿态误差最大为1.2°,速度误差最大为4.5 ... 设计了一款基于MEMS陀螺和MEMS加速度计的低成本微惯性导航系统。采用"四元数"法进行姿态计算,通过比力变换、积分运算确定载体的速度、位置。分析样机运行结果可知,静态运行15 s,姿态误差最大为1.2°,速度误差最大为4.5 m/s,位置误差最大为33 m。实验表明,该系统发散较快,但短期精度较高,为满足长时间导航,必须与其他导航如GPS组合,即可应用到普通导航领域,且能大大降低系统的成本和体积。 展开更多
关键词 惯性导航系统 预处理 捷联解算 MEMS陀螺
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基于FD的微小型姿态系统的姿态估计算法 被引量:2
14
作者 赵世峰 张海 范耀祖 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期336-340,共5页
分别利用微惯性测量单元(MIMU,Micro Inertial Measurement Unit)中的3个加速度计与3个陀螺仪对载体的姿态角进行估计,同时,搭建捷联惯性导航系统,建立姿态误差方程,使用卡尔曼滤波估计载体姿态误差角.构造残差及统计量,利用状态残差检... 分别利用微惯性测量单元(MIMU,Micro Inertial Measurement Unit)中的3个加速度计与3个陀螺仪对载体的姿态角进行估计,同时,搭建捷联惯性导航系统,建立姿态误差方程,使用卡尔曼滤波估计载体姿态误差角.构造残差及统计量,利用状态残差检验的故障检测方法,对载体的运动状态进行分离,判断加速度计估计出的姿态角的可用性,对姿态角进行融合.既保证了姿态估计系统的动态性能,又提高了估计精度.由于使用微电子机械系统(MEMS,Micro Electro Mechanical System)惯性器件,使得姿态估计系统的体积小、重量轻、造价低,特别适于微小型载体使用. 展开更多
关键词 姿态估计 故障检测 卡尔曼滤波 捷联惯性导航系统
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基于SINS/GPS组合的低成本船用姿态确定系统 被引量:2
15
作者 何晓峰 胡小平 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第5期21-25,共5页
为了满足船用姿态确定系统的精度和成本要求,提出了基于低精度光纤陀螺捷联惯性系统与GPS双天线定向系统组合的姿态确定方案,建立了相应的组合姿态确定系统,设计并实现了姿态确定算法。通过静态试验和动态船载试验,验证了该组合姿态确... 为了满足船用姿态确定系统的精度和成本要求,提出了基于低精度光纤陀螺捷联惯性系统与GPS双天线定向系统组合的姿态确定方案,建立了相应的组合姿态确定系统,设计并实现了姿态确定算法。通过静态试验和动态船载试验,验证了该组合姿态确定系统的可行性;试验结果表明系统在低成本的条件下具有较高的精度。 展开更多
关键词 姿态确定系统 SINS 捷联惯性系统 光纤陀螺 GPS 船用 静态试验 方案 试验结果 定向
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捷联惯导系统中确保全姿态测量的软故障检测和隔离 被引量:2
16
作者 秦永元 牛惠芳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期61-67,共7页
本文探讨了最多有两个捷联陀螺发生软故障时的故障检测和隔离方法,给出了由奇偶向量确定的软故障χ2检验法,详细推导了两个陀螺都发生软故障时的极大似然故障隔离判决函数的计算公式,归纳出了对故障陀螺的隔离搜索算法。仿真结果表... 本文探讨了最多有两个捷联陀螺发生软故障时的故障检测和隔离方法,给出了由奇偶向量确定的软故障χ2检验法,详细推导了两个陀螺都发生软故障时的极大似然故障隔离判决函数的计算公式,归纳出了对故障陀螺的隔离搜索算法。仿真结果表明,即使故障量与漂移一样微小。 展开更多
关键词 软故障检测 捷联 惯性导航系统 姿态测量
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捷联式航向姿态基准系统的实时在线校正问题的研究
17
作者 徐晓苏 万德钧 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1995年第1期27-31,62,共6页
随着惯性仪表和计算机技术的不断发展和完善,捷联式惯性技术近年来正从理论与实验研究中走向实际领域。由于目前捷联系统的精度指标还处于低级或中级阶段,所以捷联技术的应用对象还十分有限,提高精度指标是目前捷联式惯性技术研究领... 随着惯性仪表和计算机技术的不断发展和完善,捷联式惯性技术近年来正从理论与实验研究中走向实际领域。由于目前捷联系统的精度指标还处于低级或中级阶段,所以捷联技术的应用对象还十分有限,提高精度指标是目前捷联式惯性技术研究领域亟待解决的问题。本文通过对捷联系统误差特性的分析,提出了捷联系统实时在线校正方法,它是一种从软件算法入手来提高捷联系统精度指标的方法。在目前从惯性仪表制造工艺等硬件方面来提高系统精度存在着很多困难的情况下,本文所研究的课题有着重大的理论意义和现实意义。 展开更多
关键词 捷联系统 航向姿态 基准系统 捷联 惯性仪表 实时在线 在线校正 校正问题 测量误差 四元数
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捷联系统姿态算法的优化
18
作者 程加斌 张炎华 《应用科学学报》 CAS CSCD 1998年第2期222-228,共7页
该文对姿态计算四元数方法进行了研究.通过对计算姿态矩阵的US分解,清楚地表达了不同算法的标度误差、歪斜误差和漂移误差;同时也对整流误差。
关键词 捷联系统 姿态算法 算法优化 惯性导航系统
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捷联式惯性导航系统误差处理技术的新进展 被引量:1
19
作者 刘晓光 谢玲 +2 位作者 戴亚平 陈家斌 张鸿业 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2001年第4期19-22,共4页
捷联式惯性导航系统误差处理的研究在近年来取得很大进展 ,相继出现了一些新思想、新算法、新技术。首先对捷联惯导系统误差模型的研究现状作了系统总结 ,然后对捷联式系统姿态算法和误差处理技术进行了归纳和分析 ,重点介绍了近期出现... 捷联式惯性导航系统误差处理的研究在近年来取得很大进展 ,相继出现了一些新思想、新算法、新技术。首先对捷联惯导系统误差模型的研究现状作了系统总结 ,然后对捷联式系统姿态算法和误差处理技术进行了归纳和分析 ,重点介绍了近期出现的几种新技术 ,最后提出了捷联惯导系统误差处理技术的研究方向。 展开更多
关键词 捷联 惯性导航 系统误差处理 姿态算法
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捷联惯导系统的圆锥误差补偿算法研究 被引量:11
20
作者 刘危 解旭辉 李圣怡 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期348-352,共5页
非互易向量的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统姿态矩阵计算的重要问题。为了补偿由此引起的圆锥误差 ,本文对一些传统算法进行了分析和研究。由于以往各种算法一般都需要输入信息为角度信息 ,但对于高动态、恶... 非互易向量的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统姿态矩阵计算的重要问题。为了补偿由此引起的圆锥误差 ,本文对一些传统算法进行了分析和研究。由于以往各种算法一般都需要输入信息为角度信息 ,但对于高动态、恶劣振动环境 ,角速度信息更有工程意义 ,所以针对输入信息为角速度的情形 ,提出了一类新的姿态算法 ,通过对比传统的算法 ,新算法在同样计算量、存储量的情况下有较优的性能 ,算法的精度较传统的算法高。另外 ,对新的姿态算法进行了误差分析 ,为其参数选择提供了选择标准 。 展开更多
关键词 捷联惯性导航系统 姿态算法 圆锥补偿算法
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