摘要：针对采用卡尔曼滤波算法进行线性系统状态估计的应用场合,提出了可观测度实时估计方法。该方法通过提取离散卡尔曼滤波迭代计算过程中的矩阵进行分析,因而在无需增加额外计算量的情况下,可获得系统可观测度性能的实时估计。该方法可以指导滤波器的设计过程或者在线估计系统的滤波器性能,具有工程应用价值。给出了应用该方法的原理推导过程,通过SINS系统地面单/双位置对准的实例比较分析证明该方法的有效性。

摘要：针对惯性平台自标定陀螺仪误差系数的可观测度问题,从可观性定义角度出发,提出一种可观测度分析方法。利用状态量解析解表达式中观测量导数的最高阶数定义该状态量的可观测度。在此基础上,研究惯性平台自标定系统可观性与陀螺仪误差系数可观测度,分析系统可观测的状态量及其可观测度,得出陀螺仪本轴一次项误差系数可观测度最差的结论。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性,为惯性平台自标定中施矩方案的设计提供了理论依据。

摘要：针对具有自主接近能力的航天器开展了反交会规避机动方法研究。建立了仅测角相对导航模型,随后利用状态估计误差给出了可观测度的定义,量化了可观测性指标。以可观测度为评价指标,提出基于虚拟轨道的可观测度计算方法,以可观测度梯度对规避机动方向进行优化,保证了规避机动使目标航天器的可观测性达到最大弱化,并给出了规避机动大小计算方法。给出了仿真算例,结果表明提出的方法能够使系统的可观测性明显减弱,达到了设计要求,为规避机动研究提供了一种新视角。

摘要：分析杆臂效应的产生机理,指出杆臂效应是影响传递对准精度的重要因素。常用的力学补偿法要求准确测量杆臂长度以构建杆臂效应分量。而工程应用中,尤其是大杆臂条件下,载体柔性的增加使得杆臂长度成为一个时变参数,无法通过预先测量的方法获取。针对杆臂长度的精确实时获取问题,提出将杆臂长度误差增列为系统状态矢量进行在线估计,详细设计了相应的滤波器。可观测度分析表明杆臂长度误差的可估计性,不同运动方式下杆臂长度误差的可观测度以及估计效果表明载体高频、大幅度的角运动可提高杆臂长度误差的估计精度、提高其可观测度、缩短其估计时间。以舰载主/子惯导传递对准的仿真结果表明该方法对杆臂长度误差估计的均值与方均差可精确到厘米级。

摘要：以捷联惯组为主惯导的组合导航系统具有短时定位精度高、可靠性强等优点,但其依然存在长时间导航精度不高、运算量大、组合效率不高等问题。为更好地完善组合导航系统的误差补偿和抑制技术,对SINS/DVL组合导航系统的可观测性能进行了研究。在分段定常系统(Piece-wise Constant System,PWCS)的可观测性分析方法及基于奇异值分解的系统状态可观测度分析方法基础上,结合可观测性矩阵的遗传特性,提出了一种简化的状态量可观测性分析方法,并对该方法进行了理论仿真。为方便比较状态量的可观测程度,对各状态的可观测度进行了归一化处理。最后,通过湖面跑船实验设计了不同的航迹机动方式,计算了关键导航参数的可观测性能。实验证明,该方法可以实时计算组合导航参数的可观测度,根据可观测度设计的航迹可以有效提高导航精度,定位精度可提高1个量级,收敛速度也获得了明显提高。

摘要：捷联惯导系统的现场标定使用系统级标定方法,由于可观测度较小的状态量不能用卡尔曼滤波辨识估计误差参数,因此提出一种基于状态量正交基的可观测度计算方法,并根据此方法设计出一种提高全状态量可观测度的转位方案。在转动过程中测量每个时刻静基座惯性导航的速度误差,使用卡尔曼滤波器辨识出全状态量误差参数。经实验验证,对比未设置转位方案的现场标定结果,所提现场标定方法不仅能提高全状态量可观测度,而且对系统级标定的结果也有提高,具有较好的工程实用性。

摘要：针对状态估计误差的几何特性,提出了一种基于可观测度量化的自主光学相对导航序列图像最优构建方法。首先,通过分析自主光学相对导航系统可观测性来探究影响导航参数估计精度的关键因素;然后,依据状态估计误差几何特性,构建了相对导航系统可观测度指标;在此基础上建立了该指标与序列图像构建方式的映射关系,研究了序列图像最优构建方法。PRISMTA任务的数值仿真实验表明,提出的方法可有效提高自主光学相对导航精度。

摘要：针对惯性平台连续自标定的标定路径优化设计问题,提出了一种基于局部可观测性分析的优化设计方法。首先基于局部可观测性的定义和分段定常系统(PWCS)理论推导了一类非线性时变系统的局部可观测条件,在此基础上,定义了系统状态量的相对可观测度。对连续自标定系统的状态空间方程进行局部线性化和离散化后,对其系统局部可观测性和状态量相对可观测度进行分析,并以系统状态量相对可观测度最大为原则,对惯性平台连续自标定的标定路径进行了优化设计。仿真结果表明,优化设计的自标定路径能够以优于0.7%的相对误差标定出所有的平台误差系数,具有一定的实际应用价值。

摘要：针对传统惯性/天文多星组合导航的不足和导航星选取不确定性,设计了一种基于捷联惯性/天文单星深度组合的长航时自主导航系统,通过对惯性导航和二维转台单星观测的误差特性进行建模,综合两者的优点,实现了单星观测角度和惯导解算数据的高精度融合;在高度通道方向,引入气压高度计对高度误差进行阻尼,通过卡尔曼滤波器对惯导误差进行最优估计,运用可观测性理论对系统进行分析,得到了最优导航星选取准则,有效地解决了在部分观测角度下算法性能下降的问题。仿真结果表明:该算法长时间导航定位精度优于传统算法,最优导航星选取准则有效地提高了算法的鲁棒性,具有较高的理论研究意义和工程应用价值。

摘要：为提高车载捷联惯导系统的导航精度,提出一种载体运动学约束辅助双轴旋转调制的惯性导航算法。建立了惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)旋转的载体运动学约束模型,设计了32次序转位方案,在实现惯性器件误差自补偿的同时提高了系统可观测度,从而将提高了可观测度的载体运动学约束导航与旋转调制导航结合,进一步提高了导航精度。进行了4000 s静止条件下的导航试验,结果证明此方法可以有效提高定位精度,水平定位精度和高度精度分别比双轴旋转调制导航提高48.2%和80.3%,比载体约束辅助导航提高85.1%和89.9%。最后通过车载实验验证了该方法的有效性。