摘要：卡尔曼滤波常常被用于惯性导航系统初始对准算法,其使用前提是对系统状态进行建模,从而得到比较准确的系统噪声和观测噪声统计特性。在模型失配和观测噪声干扰的情况下,常规卡尔曼滤波会出现精度下降甚至发散,从而影响初始对准精度。针对这一问题,提出了一种新型渐消卡尔曼滤波算法,引入了多重渐消因子对预测误差协方差阵进行调整,设计了基于新息向量统计特性的滤波状态χ^2检验条件,使渐消因子的引入时机更加合理,算法的自适应性得到增强。将改进的卡尔曼滤波算法应用到惯性导航系统的初始对准问题中,仿真试验和实测数据试验结果表明,与常规渐消因子滤波算法相比,新算法可以有效提高滤波精度及鲁棒性。

摘要：惯性导航系统正常工作前需进行初始对准,容积卡尔曼滤波(CKF)是常用的非线性初始对准算法。针对在滤波模型失准和非高斯观测噪声干扰情况下常规CKF出现精度下降甚至发散的问题,提出了鲁棒渐消CKF算法。引入多重渐消因子对观测噪声协方差阵或状态预测协方差阵进行调整。设计了基于滤波残差序列统计特性的滤波状态卡方检验方法,检测滤波器状态并自主确定渐消因子的引入方式,使渐消因子的引入更加合理。试验结果表明,算法在系统建模失准及异常量测噪声的干扰下能够保持较强的鲁棒性和自适应性,其姿态失准角误差约为0.01°,航向失准角误差小于0.1°。

摘要：分析了光纤陀螺的温度特性,设计了大范围的温度测试,研究了不同温度和温度变化率对光纤陀螺输出的影响,研究了光纤陀螺在不同温度范围内的温度特性。为了提高温度误差补偿精度,根据陀螺温度特性将温度分为低、中、高三个区间,分别利用人工神经网络进行误差建模,提出了一种多模型分段拟合的新方法。根据建立的模型进行温度误差补偿,补偿结果表明,建立的模型能有效地减小了光纤陀螺的温度漂移,精度提高了一个量级。

摘要：快速性是捷联惯导系统初始对准的一项重要指标。回溯算法通过存储一段时间的陀螺仪和加速度计的数据,并反复加以利用的方式,有效缩短了对准的时间。为了进一步提高初始对准的快速性,设计了一种快速回溯对准方法(FBA)。优化对准方法被用于算法的粗对准阶段,为回溯罗经法精对准提供较为准确的初始姿态,进而提高罗经回路的收敛速度。分析了回溯算法的基本原理,设计了快速回溯对准算法的实施过程。实验结果表明,提出的算法能够降低回溯次数,大大减少对准所需的数据量,使得对准的快速性进一步提高。

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：针对重力测量中海空重力仪需要时刻保持稳定的垂直指向的问题,设计了一种双环比例、积分、微分(PID)控制方法来控制平台水平,隔离外界扰动;针对力矩电机设计中存在死区的特性,提出了一种死区补偿函数,减小电机死区对控制精度的影响;针对双环PID参数难以整定的问题,设计了一种优化的差分进化(DE)算法,减小参数整定时的工作量。仿真和实测实验结果表明,基于双环PID控制和死区补偿的系统稳定性高,控制精度优于30″;改进DE算法的参数整定性能优于遗传(GA)算法和粒子群(PSO)算法,且计算量小。

摘要：针对船用捷联式惯性导航系统长时间工作后,精度明显下降,不能满足导航需求的问题,设计了一种模块化的船用捷联式惯性导航仿真系统;并进行了仿真研究。将船用捷联惯导设计为四个模块,分别为轨迹仿真模块、惯性器件仿真模块、导航解算模块和误差分析模块。利用建立的模型,仿真分析捷联式惯性导航系统姿态角、速度和位置误差的主要特性,研究天向速度的发散对东向和北向速度误差的影响,探究初始对准误差对导航精度的影响。结果表明,仿真系统可以很好地模拟舰船捷联式惯性导航系统的初始对准和导航过程;天向速度的发散和初始对准的精度都会直接影响导航精度。因此,在舰船长时间航行时,必须提高初始对准精度且引入阻尼系统,以减小船用捷联式惯性导航系统的导航误差。

摘要：传统光纤陀螺温度误差采用单一模型进行建模与补偿,存在模型适配性较差的问题.考虑到光纤陀螺在不同温度区间的温度特性存在明显差异,为提高光纤陀螺温度误差补偿精度,提出了基于多模型分段拟合的光纤陀螺温度误差补偿方法.设计了-15 ～ 50℃区间内温度实验,在大量实测数据分析基础上,将陀螺温度特性按照低、中、高三个温度区间,分别建立三种不同阶次的温度误差模型.采用分段拟合的方法进行误差建模,并利用所建模型对光纤陀螺进行了温度误差补偿.实测数据表明,提出方法能够有效改善光纤陀螺的温度漂移,补偿后漂移标准差减少66.67％.

摘要：在设计并实现罗兰C全向磁天线的基础上,通过对罗兰C信号传播场分量进行分析,认为水下采用磁天线接收水平磁场信号是UUV的最佳选择,在此基础上,结合场强预测的布雷默曲线和水中信号衰减规律,仿真计算了罗兰C信号在不同距离和深度上的磁场场强以及水下磁天线所能感应的电压值。利用所设计的磁天线,开展了水下接收罗兰C磁信号的试验,结果表明在表层水域(深度小于5 m时),UUV利用罗兰C进行定位导航是可行的。

摘要：为了减小载体运动对于旋转惯性导航系统误差调制作用的影响,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型。基于三轴框架结构定义合理的坐标系,分析载体运动在三轴框架中的传递过程,建立载体运动与周期性旋转惯性测量单元运动之间的数学解析关系。在此基础上,根据欧拉动力学方程,建立三轴框架运动与电机力矩、载体运动之间的动力学模型。联合载体运动传递过程和动力学模型,建立三轴旋转惯性导航系统在隔离载体运动条件下的控制模型,得到了载体运动过程中外环轴上的转动惯量随俯仰角而实时变化的解析形式。仿真和实际实验验证了理论分析结果,可为旋转控制算法设计提供理论参考。