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机载捷联惯导系统振动性能提升研究
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作者 成果达 瞿晓东 张懿 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期532-539,共8页
针对振动条件下,惯性测量组件产生耦合角振动,进而引起圆锥误差导致惯性导航精度降低的问题,提出了一种考虑减振器刚度不一致性与各向异性情况下,惯性测量组件振动耦合角运动的分析方法。从力学分析出发,推导了惯导系统空间六自由度矩... 针对振动条件下,惯性测量组件产生耦合角振动,进而引起圆锥误差导致惯性导航精度降低的问题,提出了一种考虑减振器刚度不一致性与各向异性情况下,惯性测量组件振动耦合角运动的分析方法。从力学分析出发,推导了惯导系统空间六自由度矩阵振动微分方程;建立了惯导系统振动方程的数值解计算模型。其次,基于工程实际,使用数值仿真软件分析减振器批次刚度一致性和刚度各向异性的影响;并通过有限元仿真分析对比验证了减振器刚度波动导致的偏心距引起耦合角速度计算结果。最后分析了减振系统不同谐振频率对角振动幅值的影响机理。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 振动性能 角振动
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旋转式光学陀螺捷联惯导系统的旋转方案设计 被引量:68
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作者 翁海娜 陆全聪 +2 位作者 黄昆 张宇飞 杨功流 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第1期8-14,共7页
在光学陀螺捷联式惯性系统中,利用系统旋转补偿技术可对陀螺组件和加速度计组件的输出误差进行调制,从而抑制系统的误差发散,提高导航精度。通过分析惯性测量组件的误差模型和旋转式捷联系统误差传播方程,解释了旋转误差补偿的机理。针... 在光学陀螺捷联式惯性系统中,利用系统旋转补偿技术可对陀螺组件和加速度计组件的输出误差进行调制,从而抑制系统的误差发散,提高导航精度。通过分析惯性测量组件的误差模型和旋转式捷联系统误差传播方程,解释了旋转误差补偿的机理。针对惯性测量组件输出误差的特性,设计单轴正反转停和双轴转位的系统旋转方案。在摇摆状态下分别对无旋转、单轴和双轴三种方案进行长时间导航仿真,对旋转补偿误差的能力进行了比较。结果表明:旋转能够抑制长期的定位误差发散,在角运动状态下旋转系统能比无旋转系统保持更好的姿态精度。 展开更多
关键词 旋转 光学陀螺 误差补偿 捷联惯导系统 性测量组件
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捷联惯导系统减振设计(英文) 被引量:26
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作者 庹洲慧 胡德文 +1 位作者 李如华 魏建仓 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期648-650,共3页
机抖激光陀螺的捷联惯性导航系统结构设计的关键在于惯性测量单元(IMU)的减振设计。文章描述了一种IMU减振系统设计的方法,并在实际应用当中获得良好的效果。IMU减振系统的设计方法主要分为三大内容。首先是对减振系统中减振器的布局方... 机抖激光陀螺的捷联惯性导航系统结构设计的关键在于惯性测量单元(IMU)的减振设计。文章描述了一种IMU减振系统设计的方法,并在实际应用当中获得良好的效果。IMU减振系统的设计方法主要分为三大内容。首先是对减振系统中减振器的布局方案进行仿真分析,建立减振系统的六自由度振动响应模型,研究减振器布局方案的频谱特性,比较得到减振效果较优的减振器方案。然后针对获得的减振器布局方案,设计IMU结构框架和各向同性的减振器,并采用有限元的方法,对IMU的减振系统进行模态分析,获得IMU减振系统的前20阶模态频率和振型,用有限元仿真分析的方法来验证减振设计。目前这种IMU减振系统的设计方法已应用到某新型捷联惯导系统当中,减少了系统陀螺精度的降低。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 性测量单元 减振系统 响应模型 有限元
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捷联惯导系统内杆臂补偿方法及试验验证 被引量:21
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作者 严恭敏 周琪 +1 位作者 翁浚 秦永元 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期62-67,共6页
在实际捷联惯组中,三只加速度计的比力测量对应于不同的点位置,如果直接作为捷联惯导算法的输入,角运动条件下会引起导航误差。对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑内杆臂效应后的动态标定模型。以导航速... 在实际捷联惯组中,三只加速度计的比力测量对应于不同的点位置,如果直接作为捷联惯导算法的输入,角运动条件下会引起导航误差。对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑内杆臂效应后的动态标定模型。以导航速度为观测量,建立了加计组合内杆臂补偿的一般模型方程。针对激光捷联惯性组合,设计了简便的试验方法用于辨识内杆臂参数,高强度的摇摆试验表明内杆臂补偿有效地提高了导航精度,速度误差降低达77%以上。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 内杆臂补偿 动态误差 摇摆试验
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捷联惯导系统的误差模型与仿真 被引量:14
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作者 储海荣 段镇 +2 位作者 贾宏光 郭立红 张跃 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第11期2779-2785,共7页
为研究捷联惯导系统短时间导航精度,建立了导航误差数学模型,分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响。应用捷联惯性导航原理,针对系统短时间导航的特点,简化了载体在导航坐标系的导航方程;由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方... 为研究捷联惯导系统短时间导航精度,建立了导航误差数学模型,分析了惯性器件误差对系统导航精度的影响。应用捷联惯性导航原理,针对系统短时间导航的特点,简化了载体在导航坐标系的导航方程;由惯性器件安装误差与陀螺仪等效零漂经过方向余弦矩阵变换建立载体姿态误差方程;结合导航方程、姿态误差方程与惯性器件误差推导出载体速度误差与位置误差数学模型。在此基础上,建立了误差状态空间方程与误差模型框图。在Matlab/Simulink环境下建立了误差数学模型计算模块,用捷联惯导算法与误差模型共同解算地面150s导航试验数据。结果表明:导航系X轴的相对系统误差<20%,Y轴、Z轴的相对系统误差<4%,验证了误差数学模型的正确性。此外,分析了加速度计精度的变化对短时间工作的捷联惯导系统导航误差产生的基本影响。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 误差模型 系统仿真
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捷联惯导系统罗经法自对准 被引量:27
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作者 李瑶 徐晓苏 吴炳祥 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第4期386-389,共4页
研究了摇摆状态下捷联惯导系统罗经法自对准技术,设计了水平、方位精对准参数以及基于MATLAB/SIMULINK的参数分析系统,最后进行了基于VC++6.0的捷联惯导系统罗经法自对准的软件设计、仿真分析与精度评估。仿真结果表明,罗经法自对准在... 研究了摇摆状态下捷联惯导系统罗经法自对准技术,设计了水平、方位精对准参数以及基于MATLAB/SIMULINK的参数分析系统,最后进行了基于VC++6.0的捷联惯导系统罗经法自对准的软件设计、仿真分析与精度评估。仿真结果表明,罗经法自对准在不同海情、不同初始姿态误差角、全方位、带量化误差的条件下均具有较高的对准精度、较好的快速性和动态品质,能够满足捷联惯导系统在摇摆基座下实现自对准的要求,同时为下一步的工程应用提供了依据。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 罗经效应 自对准 参数分析系统 精度评估
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激光捷联惯导系统高阶误差模型的建立与分析 被引量:9
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作者 于海龙 吕信明 +3 位作者 汤建勋 魏国 王宇 饶谷音 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期2375-2379,共5页
针对弹道导弹、火箭的工作环境存在剧烈振动的情况,研究了激光陀螺捷联惯导系统在线振动环境下的误差传播特性,指出加速度计二次项误差对导航精度有重大影响,建立了包括加速度计二次项误差的31阶误差模型。为了评价该模型的准确性,设计... 针对弹道导弹、火箭的工作环境存在剧烈振动的情况,研究了激光陀螺捷联惯导系统在线振动环境下的误差传播特性,指出加速度计二次项误差对导航精度有重大影响,建立了包括加速度计二次项误差的31阶误差模型。为了评价该模型的准确性,设计了静态和线振动仿真实验,将其与不考虑二次项误差的28阶误差模型进行了比较。仿真结果表明:静态时,两种模型准确度相当;当系统工作环境存在线振动时,建立的31阶误差模型比28阶误差模型准确度提高约5倍。 展开更多
关键词 高阶误差模型 二次项误差 激光陀螺 捷联惯导系统 线振动
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捷联惯导系统多位置可观性分析 被引量:12
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作者 于家成 陈家斌 +1 位作者 徐学强 韩军海 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期150-153,157,共5页
研究捷联惯性导航系统的可观性,寻找可观性最好时的载体姿态角.应用分段常值系统可观性理论和奇异值分解理论,讨论不同姿态捷联系统可观性矩阵奇异值的变化.仿真结果表明,系统可观性矩阵奇异值主要受载体航向角的影响,最小奇异值在180&#... 研究捷联惯性导航系统的可观性,寻找可观性最好时的载体姿态角.应用分段常值系统可观性理论和奇异值分解理论,讨论不同姿态捷联系统可观性矩阵奇异值的变化.仿真结果表明,系统可观性矩阵奇异值主要受载体航向角的影响,最小奇异值在180°时达到最大值,在0~90°变化最快,随俯仰角、横滚角变化较小.系统可观度取决于俯仰角,最佳范围为10~20°.从而为系统快速初始对准提供理论依据. 展开更多
关键词 捷联惯导系统 可观性 奇异值 多位置对准
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低成本捷联惯导系统的静基座快速精对准方法 被引量:9
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作者 祝燕华 刘建业 +1 位作者 钱伟行 赖际舟 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期836-840,共5页
针对低成本捷联惯导系统难以完成航向自对准以及静基座对准可观性和可观度低的问题,提出了同时将速度误差、姿态误差和航向误差作为观测量的卡尔曼滤波对准方案;建立了姿态误差、航向误差与数学平台误差角之间的量测关系;推导了利用加... 针对低成本捷联惯导系统难以完成航向自对准以及静基座对准可观性和可观度低的问题,提出了同时将速度误差、姿态误差和航向误差作为观测量的卡尔曼滤波对准方案;建立了姿态误差、航向误差与数学平台误差角之间的量测关系;推导了利用加速度计计算姿态的方法,并配置磁传感器作为外观测设备提供航向参考基准,从而获得滤波器观测量.结果表明,建立的对准模型和方法有效提高了系统的可观性和可观度,缩短了对准时间、提高了对准精度,并且实现了低成本捷联惯导系统的航向对准,具有重要的工程实用价值. 展开更多
关键词 捷联惯导系统 初始对准 卡尔曼滤波 观测量 可观性 可观度
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一种有效的空—空导弹捷联惯导系统快速精确传递对准方法 被引量:27
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作者 林敏敏 房建成 高国江 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2001年第3期24-28,47,共6页
针对空—空导弹对于对准精度与速度的特殊要求 ,建立了动基座姿态角传递对准的卡尔曼滤波模型 ,详细及准确地推导了姿态角匹配方案中卡尔曼滤波器的量测方程 ,提出了一种有效的空空导弹捷联惯导系统快速精确传递对准方法。通过计算机仿... 针对空—空导弹对于对准精度与速度的特殊要求 ,建立了动基座姿态角传递对准的卡尔曼滤波模型 ,详细及准确地推导了姿态角匹配方案中卡尔曼滤波器的量测方程 ,提出了一种有效的空空导弹捷联惯导系统快速精确传递对准方法。通过计算机仿真 ,验证了该方法的快速性和有效性。最后 ,采用分级标定的思路 ,实现了在飞机摇摆机翼情况下 ,对惯性器件误差的准确标定。 展开更多
关键词 姿态角对准 传递对准 空-空 捷联惯导系统 卡尔曼滤波模型 匹配方案 量测方程 计算机仿真 分级标定
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里程计组合的捷联惯导系统运动基座对准研究 被引量:16
11
作者 郭振西 缪玲娟 沈军 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期67-70,共4页
研究利用里程计(DTU)辅助实现惯性导航系统(SINS)运动基座下初始对准.利用分段线性定常系统分析方法,提取了不同运动基座情况下SINS/DTU组合系统的可观测性矩阵;通过计算可观测性矩阵奇异值的大小,定量分析了SINS/DTU组合系统的可观测度... 研究利用里程计(DTU)辅助实现惯性导航系统(SINS)运动基座下初始对准.利用分段线性定常系统分析方法,提取了不同运动基座情况下SINS/DTU组合系统的可观测性矩阵;通过计算可观测性矩阵奇异值的大小,定量分析了SINS/DTU组合系统的可观测度;比较了SINS/DTU组合系统和SINS/GPS组合系统的对准机理;并进行了系统仿真.结果表明,这种基于SINS/DTU组合的方法能够实现SINS系统的自主式初始对准;但与SINS/GPS组合系统相比,系统的可观测度稍弱,所需对准时间稍长. 展开更多
关键词 组合 捷联惯导系统 运动基座 初始对准 可观测度
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激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性与外场自标定 被引量:11
12
作者 吴文启 张岩 +1 位作者 张晓强 潘献飞 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第1期11-15,共5页
惯导系统参数稳定性是决定系统精度的重要因素。基于激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性统计分析,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统外场自标定的加速度计组件误差参数模型。以惯性组合转动后重新调平的水平姿态修正量以及静态下重力测量误... 惯导系统参数稳定性是决定系统精度的重要因素。基于激光陀螺捷联惯导系统参数稳定性统计分析,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统外场自标定的加速度计组件误差参数模型。以惯性组合转动后重新调平的水平姿态修正量以及静态下重力测量误差为观测量,不依赖外界方向姿态转角等基准信息,实现了加速度计组件主要误差参数在外场条件下的自标定,并给出了标定参数的修正方法。实验表明,常温下加速度计组件的标定参数发生明显变化,采用外场标定方法可对其进行修正,相应的水平姿态最大误差由65″减小到10″。该方法标定精度好,标定时间短,操作简便,且对基座不稳造成的瞬时姿态小扰动影响有抑制能力。 展开更多
关键词 激光陀螺捷联惯导系统 参数稳定性 外场自标定 加速度计
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MEMS器件捷联惯导系统旋转调制技术 被引量:9
13
作者 王学运 吕妍红 +1 位作者 王玮 王蕾 《东北大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期494-498,共5页
使用微机电(MEMS)惯性器件利于捷联惯导系统的低成本和小型化,但MEMS器件误差较大.为提高系统精度,引入了一种全自主误差补偿方法——旋转调制.说明了旋转调制对常值误差的抑制作用和对导航精度的改善效果,并在旋转轴数目、旋转方向、... 使用微机电(MEMS)惯性器件利于捷联惯导系统的低成本和小型化,但MEMS器件误差较大.为提高系统精度,引入了一种全自主误差补偿方法——旋转调制.说明了旋转调制对常值误差的抑制作用和对导航精度的改善效果,并在旋转轴数目、旋转方向、旋转连续性和旋转速度等方面比较了不同旋转调制方案.根据MEMS器件的误差特性,选择了一种适合MEMS器件捷联惯导系统的旋转调制方案并自主研发了原理样机.静态和车载实验表明:旋转调制可以明显抑制MEMS器件常值误差对导航精度的影响,200 s内俯仰和横滚姿态精度提高了5倍,速度和位置精度提高了近10倍. 展开更多
关键词 旋转调制 微机电器件 捷联惯导系统 性测量单元 误差自补偿
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基于神经网络的无陀螺捷联惯导系统姿态预测 被引量:8
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作者 曹咏弘 张慧 +2 位作者 马铁华 范锦彪 祖静 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第2期159-161,170,共4页
在无陀螺捷联惯导系统中,以工程问题为研究背景,针对以往解算载体角速度精度不高,导航误差随时间积累较快的问题,提出了基于信息融合理论的BP神经网络模型预测飞行体姿态的系统,并采用LM算法,提高学习速度。在研究了加速度传感器输出信... 在无陀螺捷联惯导系统中,以工程问题为研究背景,针对以往解算载体角速度精度不高,导航误差随时间积累较快的问题,提出了基于信息融合理论的BP神经网络模型预测飞行体姿态的系统,并采用LM算法,提高学习速度。在研究了加速度传感器输出信号对飞行体姿态影响的基础上,将加速度计的输出信息作为输入变量,飞行体的实时三轴角速度作为目标信号建立网络模型。选取测试样本进行训练,得到较高精度的角速度输出,再运用四元数法解算姿态角,从一定程度上抑制了误差的积累。仿真结果表明该优化算法收敛速度快,对角速度的预测精度较高,并且合理选择及增加样本信息可以提高网络的泛化能力,为该系统走向工程实践提供了理论依据。 展开更多
关键词 无陀螺捷联惯导系统 BP神经网络 角速度 姿态解算
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无陀螺捷联惯导系统角速度解算方法的研究 被引量:15
15
作者 赵建伟 马澍田 陈慧 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 1999年第4期40-45,共6页
无陀螺联捷惯导系统采用加速度计输出的比力代替角速度陀螺仪来解算载体角速度.加速度计的不同安装方案得到角速度不同的解算方法.本文提出了加速度计的3 种安装方案,给出了每种安装方案载体角速度的解算方法。
关键词 无陀螺 捷联惯导系统 加速度计 比力 GFSINS
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激光陀螺捷联惯导系统尺寸效应参数标定与优化补偿 被引量:12
16
作者 吴文启 杨伟光 杨杰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第6期636-642,共7页
提出一种捷联惯导系统尺寸效应标定补偿方法,先标定出捷联惯导系统中每个加速度计相对于三轴转台回转中心的杆臂参数,再基于尺寸效应误差最小原则,对载体坐标系原点位置进行优化,得出相应的尺寸效应参数。对于零偏稳定性优于2×10?5... 提出一种捷联惯导系统尺寸效应标定补偿方法,先标定出捷联惯导系统中每个加速度计相对于三轴转台回转中心的杆臂参数,再基于尺寸效应误差最小原则,对载体坐标系原点位置进行优化,得出相应的尺寸效应参数。对于零偏稳定性优于2×10?5g的加速度计,杆臂参数与尺寸效应参数标定重复性优于0.2mm。将载体坐标系原点置于三轴转台回转中心,以重力加速度g为基准验证标定补偿效果,转台匀速转动情况下,补偿后10min平均偏差小于2×10?6g。根据激光陀螺角增量采样值求出角速度和角加速度,对惯导实验中的尺寸效应进行补偿,在转台角运动条件下纯惯性导航1h定位误差由尺寸效应补偿前的1600m减小到补偿后的300m以内。 展开更多
关键词 激光陀螺捷联惯导系统 尺寸效应 优化 标定 补偿
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陆用捷联惯导系统中里程计刻度因子的在线辨识 被引量:22
17
作者 兰春云 缪玲娟 沈军 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第2期198-201,共4页
提出陆用捷联惯导系统中里程计刻度因子的在线辨识算法 .该算法利用捷联惯导系统在初始对准结束后 ,刚转入导航工作状态的短时间内 ,惯导解算精度高的特点 ,通过加速度计的测量值 ,采用渐消记忆最小二乘递推算法对里程计的刻度因子进行... 提出陆用捷联惯导系统中里程计刻度因子的在线辨识算法 .该算法利用捷联惯导系统在初始对准结束后 ,刚转入导航工作状态的短时间内 ,惯导解算精度高的特点 ,通过加速度计的测量值 ,采用渐消记忆最小二乘递推算法对里程计的刻度因子进行在线辨识 .仿真试验表明 ,该算法有较强的工程实用性 ,能有效地解决里程计测量路程的误差积累问题 ,从而提高整个陆用捷联惯导系统的定位精度 . 展开更多
关键词 陆用捷联惯导系统 里程计 刻度因子
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车载捷联惯导系统静止条件下的初始对准方法研究 被引量:15
18
作者 王立冬 蔡玲 鲁军 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2004年第2期1-4,12,共5页
根据捷联惯导系统(SINS)的误差模型,从提高初始对准中卡尔曼滤波估计的可观测性和可观测度的角度出发,提出了同时利用加速度表的输出和速度误差量这两种信息作为卡尔曼滤波的测量量,对陆地车辆捷联惯导系统在静止条件下进行初始对准。... 根据捷联惯导系统(SINS)的误差模型,从提高初始对准中卡尔曼滤波估计的可观测性和可观测度的角度出发,提出了同时利用加速度表的输出和速度误差量这两种信息作为卡尔曼滤波的测量量,对陆地车辆捷联惯导系统在静止条件下进行初始对准。可观测性定性分析、可观测度定量计算和仿真结果都表明,充分利用外部可观测信息,可以提高系统的可观测性和可观测度,加快初始对准的速度,减小估计误差。该方法已经在实际的SINS中得到应用。 展开更多
关键词 车载捷联惯导系统 可观性分析 可观测度 初始对准 误差模型 卡尔曼滤波估计 陆地军用车辆
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基于IMU旋转的捷联惯导系统自补偿方法 被引量:43
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作者 孙枫 孙伟 郭真 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2511-2517,共7页
为了有效地抑制惯性器件常值偏差对惯导系统导航精度的影响,提出了基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转的自动补偿方法。由于旋转的引入,IMU中陀螺仪和加速度计的常值偏差被调制成正弦信号,通过积分运算可以有效地消... 为了有效地抑制惯性器件常值偏差对惯导系统导航精度的影响,提出了基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转的自动补偿方法。由于旋转的引入,IMU中陀螺仪和加速度计的常值偏差被调制成正弦信号,通过积分运算可以有效地消除常值偏差对惯导系统导航精度的影响。在分析单、双轴旋转补偿原理的基础上,提出一种改进的单轴旋转调制方法并对该方法进行了理论证明和实验分析。与以往的单轴旋转方式及未采用旋转方式时的导航误差进行了比较,结果表明该方案可以消除所有方向上惯性器件常值偏差的影响,有效地提高系统的定位精度。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 性测量单元 自动补偿 旋转调制 常值偏差
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捷联惯导系统极区动基座对准 被引量:6
20
作者 高伟 叶攀 +2 位作者 石惠文 许伟通 奔粤阳 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第3期626-632,共7页
传统卡尔曼滤波对准只适用于中低纬度地区,不适用于极区。针对这一问题,提出惯性系下卡尔曼滤波对准作为极区对准方案。首先选择惯性系为对准坐标系,在惯性系内推导捷联惯导系统的速度误差方程和失准角方程,建立适用于极区对准的误差模... 传统卡尔曼滤波对准只适用于中低纬度地区,不适用于极区。针对这一问题,提出惯性系下卡尔曼滤波对准作为极区对准方案。首先选择惯性系为对准坐标系,在惯性系内推导捷联惯导系统的速度误差方程和失准角方程,建立适用于极区对准的误差模型。以速度误差为观测量,结合误差模型建立卡尔曼滤波器并进行离散化处理。然后对该对准算法进行仿真,验证其在极区的可行性,并与传统的卡尔曼滤波对准的仿真结果进行对比。最后,分析不同速度和有加速运动等情况下该算法在极区的性能,为工程实践提供理论依据。 展开更多
关键词 捷联惯导系统 极区动基座对准 性系 卡尔曼滤波
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