摘要：惯性/重力匹配组合导航是实现水下航行器长航时、高精度、高隐蔽性航行的有效途径。为了提高初始定位误差较大情况下匹配算法的有效匹配率,通过分析目前重力矢量测量的难点,提出了一种基于地轴投影的二维重力匹配导航方法。并建立二维重力异常数据库,利用惯导提供的纬度信息将重力仪测得的重力异常进行分解,设计了二维重力匹配的V-ICCP算法。3条初始水平定位误差为6海里的仿真航迹试验结果表明,所提方法适用于初始定位误差较大情况下的匹配定位,V-ICCP算法的有效匹配率较ICCP平均提高了10%以上,为重力匹配问题的解决提供了一种新的思路。

摘要：容积卡尔曼滤波(CKF)是常用的惯性导航系统(INS)初始对准算法。针对在模型失配和观测噪声干扰情况下常规容积卡尔曼滤波出现精度下降甚至发散的问题,提出了一种自适应渐消滤波算法,引入多重渐消因子对预测误差协方差阵进行调整。设计了基于滤波残差序列统计特性的滤波状态x^2检验条件,检测滤波器故障并确定是否引入渐消因子,使渐消因子的引入时机更加合理,有效增强了算法的自适应性。仿真试验表明,新算法可以有效提高初始对准精度及鲁棒性。

摘要：环境温度变化造成的复杂漂移(温度漂移)始终是制约光纤陀螺(FOG)性能提高的重要因素。FOG温度漂移本质上是一组与温度有关的多变量非线性时间序列。在这一领域首次采用投影寻踪学习网络(PPLN)方法设计FOG温度漂移在线估计器。相对于传统的神经网络技术,PPLN采用批量学习和参数交替优化的训练算法,可以自适应确定神经网络的规模、参数和神经元函数,不仅具有简捷的网络结构和较强的鲁棒性和模型辨识能力,还可以有效克服学习过程局部极限问题。基于该方法设计PPLN漂移估计器对某型FOG温度漂移进行估计。采用试验实测数据对所提方法进行验证,并采用传统反向传播神经网络(BPNN)的方法进行比较,计算分析结果表明,PPLN漂移估计器具有更好的估计精度和鲁棒性,尤其在陀螺温度不正常变化时对当前漂移的估计精度可以提高至少2倍。

摘要：针对捷联惯导系统水平回路的控制系统模型和误差特性,研究系统内水平阻尼网络的设计方法。通过建立单通道水平回路的控制系统模型,分析了系统的稳定性和频率特性。针对幅频特性曲线不同频段表征系统的不同性能,研究了一种基于对数幅频特性曲线的阻尼网络设计方法。通过将系统期望的调节时间、超调量等时域指标转化为频域参数,设计系统期望的开环幅频特性,从而确定捷联惯导系统水平阻尼网络参数。利用本文阻尼网络进行了捷联惯导系统数字仿真和海上试验。仿真条件下系统姿态误差的舒拉周期振荡成分经1～2个舒拉周期后衰减至零,系统位置误差由4 nmile/24 h提高至1.5 nmile/24 h.系统海上阻尼试验结果表明系统姿态精度提高1个数量级,位置精度提高1倍。与试探法设计的网络相比,本文网络具有一致的稳态性和更小的超调量和调节时间。

摘要：阻尼技术用于抑制惯性导航系统的周期性误差。传统的阻尼网络参数一般采用试错法确定。针对传统阻尼的方法的若干局限性,如固定的阻尼比、繁琐的网络参数确定过程等,提出了改进的阻尼技术。水平阻尼和方位阻尼网络,均分别由一个与阻尼比呈正比的参数控制,具有一般意义上的通用形式,可以方便地调整所需的参数大小。与传统的阻尼,改进的阻尼方法简化了阻尼网络设计过程,能够抑制超调过渡过程以及减少载体运动的敏感性。仿真结果和实测数据均验证了上述优势。

摘要：推导了加速度计的数学模型和刚体的运动模型,研究了采用6个加速度计设计无陀螺惯性导航系统的原理,设计了其安装配置方案和相应的导航参数解算算法,通过仿真试验验证了以加速度计为主要惯性元件构建惯性导航系统是可行的,并证明了6个加速度计是构建基于加速度计的无陀螺惯性导航系统的最小配置。

摘要：通过优化测试编排和设计数据处理算法提高光纤陀螺IMU标定的效率和精度。针对光纤陀螺IMU的误差模型,设计了一种基于双轴转台的无定向光纤陀螺IMU多位置转停标定及误差修正方法。将陀螺速率试验和加计24位置实验方案相结合,提出一种无需北向基准条件下,IMU绕Z轴正反转一周后,分别绕X轴和Y轴以60°和120°为间隔的正、反转停方案,转动速率6(°)/s,各位置停止2 min。同时,基于上述标定方案设计了一种标定误差精确修正算法以修正标定后残差。实际测试结果表明,该方案具有传统的标定算法相当的精度,且测试时间由原来的4.5 h缩短到40 min。

摘要：重力仪陀螺稳定平台是一类难以获得精确模型的复杂非线性时变系统。以两框架直流伺服陀螺稳定平台为被控对象,在分析平台力矩传递原理的基础上,建立基于位置、转速和电流的三环控制系统传递函数模型;并结合自抗扰技术(ADRC)的特点,把系统的内外扰动看作总扰动,采用二阶ADRC控制器取代传统的位置、转速双闭环PID控制器,设计基于自抗扰控制器的稳定平台伺服控制系统。仿真和实验结果表明:基于自抗扰控制器的稳定平台控制系统不仅稳定精度高,而且具有较好的抗干扰性能,特别是系统模型参数变化等引起的不确定性干扰,有效提高了伺服系统的鲁棒性,满足了高精度重力仪稳定平台的性能要求。

摘要：提高角速度解算精度是提高无陀螺惯性导航系统导航参数解算精度的主要途径。本文通过对基于加速度计的无陀螺惯性导航系统的基本方程进行分解分析,研究了提高角速度解算精度的所有可能的加速度计安装布局方案,并结合考虑各种可能方案的原理样机的机械加工难易程度后,设计确定了一种新的既能够提高角速度解算精度、又易于实现样机研制的9加速度计的设计安装方案,根据该方案研制了样机,编制了导航参数解算软件,对系统进行了实验测试,实验结果表明,在静态条件下,研制的无陀螺惯性导航系统1h的位置误差精度达到了1.5km,姿态解算精度达到了0.082°。

摘要：为了减小全加速度计捷联惯导(亦称无陀螺惯导)角速度重构误差以提高姿态解算精度,提出了一种13加速度计无陀螺惯导配置方案。针对合理设计的13加速度计捷联惯导能同时提供角速度和角加速度信息的特点,提出了一种基于角速度/角加速度信息的捷联姿态算法,采用艾尔米特插值方法进行离散角速度插值重构,利用重构后的角速度信息进行姿态矩阵求解。分析了新姿态算法的基本步骤,并进行了典型圆锥运动仿真实验。结果表明,采用新方法求解姿态矩阵的精度提高40%以上。不同于传统姿态算法仅利用角速度信息,新的姿态算法利用更多的信息,能获得更好的精度。