摘要：针对传统方式需要对准时间长的问题,提出一种晃动基座下正向-正向回溯初始对准方法,实现了快速初始对准的目的。首先,给出了导航惯性系粗对准的基本原理,分析了导航惯性系粗对准在回溯过程中的作用。其次,对捷联惯导系统初始对准过程进行了深入的研究,利用导航惯性系建立精对准系统误差模型,将晃动基座时变姿态误差角估计问题转换为时不变姿态误差角估计问题,进而为正向-正向回溯对准奠定了理论基础。在此基础上,详细分析了正向-正向回溯对准的基本原理和设计方法。最后,通过设计仿真实验,验证了本文设计的对准方法可以在303 s内实现晃动基座上航向误差优于0. 1°的对准精度。试验结果表明,本文提出的方法具有计算效率高、对准时间短、对准精度高的优点。

摘要：针对传统基于椭球模型三轴磁传感器无法实时校正的问题,设计了基于自适应参数估计的三轴磁传感器实时校正方法,通过对参数的实时估计与处理,实现了三轴磁传感器误差的校正。首先,对三轴磁传感器全误差模型进行分析与处理,建立了基于模值的参数估计方程;其次,详细分析了参数模型的噪声特性,针对非高斯状态相关噪声,提出了采用自适应参数估计方法;最后,设计仿真与实验分析,完成三轴磁传感器误差校正。实验结果表明,所提出的算法可以实现误差参数的实时校正,提升了磁传感器误差校正的自主性。同时,基于自适应参数估计方法,使得校正结果模值标准差相较于传统方法减小了3倍。

摘要：针对MEMS磁传感器存在测量噪声大的问题,利用MEMS磁传感器体积小的特点,设计了阵列形式的MEMS磁传感器测量模块,减小了测量噪声对标定结果的影响。通过合理的硬件设计,实现同一时刻采集32个MEMS磁传感器信号。在硬件设计基础上,通过对阵列MEMS磁传感器建模与分析,设计了基于阵列MEMS磁传感器的标定方法。通过仿真及实物系统实验,验证了所提出方法的有效性。系统实验结果表明,采用阵列MEMS磁传感器标定结果的归一化模值标准差较单个磁传感器减小了70%。

摘要：针对多普勒测速仪(DVL)辅助捷联惯导系统行进间对准时易受DVL量测噪声的影响,提出一种基于参数识别的SINS/DVL初始对准方法。首先,建立了基于DVL辅助的SINS行进间初始对准观测矢量模型,分析了DVL量测噪声对观测矢量的影响;然后,研究了观测矢量变化规律,建立了观测矢量参数识别模型,利用建立的参数识别模型,设计了基于自适应卡尔曼滤波的参数识别算法,并对观测矢量进行了重构,减小了DVL量测噪声对观测矢量的影响;最后,设计了仿真与跑车实验。实验结果表明,所提出的参数识别算法可以有效抑制DVL量测噪声对初始对准结果的影响。相较于传统方法,在载体运动条件下实现对准误差标准差小于0.1°。

摘要：针对GPS辅助的低精度捷联惯导系统行进间初始对准时GPS易受野值的影响和陀螺零偏的累积误差导致航向角误差曲线波动的问题,提出了一种鲁棒四元数无迹卡尔曼滤波初始对准算法。首先,建立了无迹卡尔曼滤波的预测模型和量测模型,分析了GPS野值对于观测矢量的影响;然后,推导了模值匹配权值函数,结合无迹四元数卡尔曼滤波设计了鲁棒四元数无迹估计器;最后,设计了仿真与跑车实验,实验结果表明,本文所提出的算法不仅能去除GPS中的野值,还能有效抑制陀螺零偏带来的影响。

摘要：针对传统惯性/卫星组合导航方式的局限性,提出利用天空偏振光进行辅助导航的方法。研究了晴朗天空偏振光分布模式,初步揭示了理想大气偏振特性;分析了偏振光导航传感器的工作原理,为了将偏振光导航传感器输出的方位信息转化为航向角,推导了确定太阳相对位置的计算公式。在设计SINS/GPS/偏振光组合导航系统结构的基础上,进行了动态仿真,结果表明:偏振光导航传感器提供的方位信息,有效修正了组合导航系统的航向角误差,航向角精度与传感器测角精度相当。基于偏振光的自主定向方法增强了系统导航性能,具有广阔的应用前景。

摘要：针对传统方法标定复杂环境下含野值的MEMS三轴磁力计会出现精度较差的问题,提出了一种基于鲁棒列文伯格-马夸尔特(Robust Levenberg-Marquardt,RLM)的三轴磁力计标定方法。首先,对三轴磁力计进行误差模型分析,建立了基于模值估计的误差参数方程;然后利用误差参数方程,设计鲁棒列文伯格-马夸尔特的标定方法,实现对误差参数的估计;最后,通过仿真与实验测试对所提方法进行验证。结果表明,所提方法标定含野值的磁力计数据相比于传统方法模值标准差减小了近90%,在标定正常环境下的结果与传统方法则很接近,有效提高了多环境下标定结果的稳定性与准确性。

摘要：为提高自主水下航行器的导航精度,比较目前AUV常用的水下导航方式,将捷联式惯性导航系统与地球物理导航系统相结合构成水下无源组合导航系统。采用容错联邦卡尔曼滤波对各子系统信息进行故障诊断、系统重构和融合。针对传统的2检验法不能确定故障具体原因,而仅能判断量测信息是否有效的缺陷,提出利用神经网络辅助2检验法进行故障诊断。通过对水下组合导航系统算法进行仿真分析,结果表明该算法能够快速、准确地判断系统故障源,通过故障隔离和系统重构,使系统在故障情况下依然保持正常工作。

摘要：直接敏感地平是一种典型自主天文导航方法,该方法简单可靠,易于实现,但是由于常用卫星轨道动力学J2模型精度有限,地球敏感器精度较低,因此导航精度不高。加速度计是测量运载体线加速度的常用惯性导航设备,当航天器在轨运行时,星载加速度计能够测量航天器所受发散力。结合上述两种方法的特点,提出一种将加速度计和天文相结合的自主天文导航新方法。在常用卫星轨道动力学模型基础上,引入大气阻力和太阳光压系数模型作为自主导航系统状态方程的一部分,并建立近地空间环境下星载加速度计的测量模型,将其与直接敏感地平均作为导航系统观测方程。设计基于信息融合的自主导航滤波方法,通过对多种导航模式进行数值仿真及结果分析,结果表明所设计方法提高了系统定位精度62.8%和速度精度63.9%,增强了系统可靠性。

摘要：根据重力辅助惯性导航方式对动态重力测量精度的要求,提出利用大气偏振光进行辅助定向的方法。从瑞利散射理论出发,深入研究了大气偏振光的定向机理;设计了惯性/重力/计程仪/偏振光组合导航系统的信息融合方式,建立了扩展卡尔曼滤波模型;构建了仿真验证系统,动态仿真结果表明,偏振光提供的方位信息,有效修正了组合导航系统的航向角误差,航向角精度与传感器测角精度相当;同时,通过重力和计程仪的辅助,显著提高了系统的定位定速精度。基于大气偏振光定向的重力辅助惯性导航方式保证了系统的无源性和抗干扰,增强了系统导航性能,具有重要的应用价值。