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车载SINS行进间初始对准方法

自行火炮、阵地测量车等车载制导武器平台在作战之前需要获取准确的初始方位和水平姿态,即进行初始对准。车载捷联惯导系统(SINS)实现初始对准的方法主要有两类:1)停车状态下寻北;2)行驶状态下依赖外部位置、速度测量实现初始对准。停车状态下的寻北可以通过解析对准方法实现。如何在阵风、发动机振动和人为干扰的影响下实现准确找北,是解析对准方法的关键[1]。此外,解析寻北过程需要数分钟的停车时间,不利于车辆和人员的快速反应和快速机动。行驶状态中的捷联惯导系统动基座对准虽然不需要停车,但对外测位置、速度的精度和时间同步有严格要求。如何提供精度高、实时性好的位置、速度信息,是车载捷联系统初始对准中较为棘手的难题:一方面需要添加新的速度测量传感器,相应地,系统的复杂程度会显著增加;另一方面,就目前国内自主的技术水平而言,在不依赖GPS条件下,很难获取精度高、实时性好的地理系外测速度。有文献[2]利用里程计测量速率大小,设计的对准模型在数学仿真上...  (本文共5页) 阅读全文>>

南京理工大学
南京理工大学

车载捷联惯导系统动基座初始对准方法研究

在陆用惯性导航领域,初始对准对火炮等武器的瞄准起到关键作用。初始对准为捷联惯性导航建立初始姿态,初始对准精度的高低将会直接影响到后续惯性导航精度。为提高战车的快速反应能力,除了要提高对准精度以外,还须要缩短对准时间,并能够实现行进间对准,实现边走边打。针对陆用捷联惯性导航系统(Strapdown Inertial Navigation System,SINS)初始对准的应用背景,本文分别研究了基座在静止、晃动和运动情况下的SINS初始对准方法,并提出或改进相应的方法用以提高对准精度或缩短对准时间。基座静止或晃动不明显时,常规的初始对准方法是解析粗对准。解析粗对准方法基于双矢量定姿算法,要求给定惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的全部6个输出信息,即空间3个方向的角速度和线加速度。本文提出一种新的解析对准方法,该方法仅使用包含陀螺和加计的3个输出和剩下3个输出的符号或粗略值即可实现初始对准,...  (本文共137页) 本文目录 | 阅读全文>>

《航空兵器》2016年03期
航空兵器

自主式车载捷联惯导行进间对准方案设计

0引言惯导行进间初始对准指惯导在载体行进过程中获得精确的载体初始方位和水平姿态信息的过程。作为一种能够显著提高武器生存能力的关键技术,行进间初始对准技术一直受到国内外学者的广泛关注。文献[1-2]以SINS/GPS组合导航系统为依托,将GPS位置、速度作为系统观测量实现了行进间对准,但使用GPS使该方法不具备自主性的对准要求。文献[3]通过实施两次短时技术停车实现了自主式初始对准,但两次停车削弱了车载武器的机动优势。为解决此问题,文献[4-5]研究了中途不停车的惯性系对准方法,但该方法在对准过程中无实时滤波,难以保证对准精度。文献[6-9]以里程计的航位推算信息作为量测信息,建立系统方程和量测方程进行最优估计,完成行进间对准。但里程计的航位推算过程引入了平台失准角,导致系统位置误差不具备收敛的趋势。本文通过比较多种对准方案的适用性和特点,设计了一种基于惯导/里程计/数字地图组合的自主式车载捷联惯导行进间对准方案。该方案在实现初始...  (本文共5页) 阅读全文>>

国防科学技术大学
国防科学技术大学

捷联惯导动基座对准新方法及导航误差抑制技术研究

论文针对捷联惯性导航领域两个方面的关键技术——惯性系动基座对准技术和导航误差转动抑制技术开展研究。主要研究工作包括以下五个方面:(一)系统研究了捷联惯性导航惯性系对准方法。提出了一种利用重力矢量的特征、借助FIR滤波器抑制高频噪声的惯性系对准新方法。根据空间矢量的相互关系,推导了惯性系对准精度与惯性器件误差之间的关系式。设计了两级抽取、分段滤波的FIR低通数字滤波器组,为抑制基座扰动提供了有效手段。研究了惯性系对准方法的快速性和大失准角条件下对准性能。与传统对准方法的比较分析表明:惯性系对准方法具有对准速度快、适用于任意失准角,而且不损失对准精度的优越性能。(二)根据惯性系对准方法的基本原理,结合车载捷联系统对于机动性对准的需求,提出了利用两次短时停车的车载行进间惯性系对准方法,分析了停车位置偏差对精度的影响。结合舰载捷联系统对于航行状态下的对准需求,提出了匀速直航条件下的惯性系迭代对准方法,仿真实验证明了该方法的可行性。(三)...  (本文共146页) 本文目录 | 阅读全文>>

《压电与声光》2010年06期
压电与声光

简化SSUKF在车载SINS行进间对准中的应用

捷联惯导系统(SINS)本质上是一种航位推算系统,因此,其导航性能很大程度上受初始对准精度的影响[1],初始对准主要目的是建立姿态阵的初值。准确性和快速性是初始对准的两个重要指标。SINS初始对准通常在静基座下进行,可分为粗对准和精对准两个阶段。在粗对准阶段,根据陀螺和加速度计的输出直接解算出姿态阵[2-3];在精对准阶段,假设导航计算坐标系和真实导航坐标系间的失准角误差为小角度误差矢量,建立失准角误差模型,利用加速度计的输出,通过卡尔曼滤波估计出失准角,从而获得准确的姿态阵初值[4-5]。文献[6]研究了在静基座条件下进行粗对准,以惯导速度与里程仪速度之差构造量测,在车辆行进过程中进行精对准,文献[7]研究了在静基座条件下进行粗对准,以惯导位置与里程仪航位推算结果之差做量测,在车辆行进过程中进行精对准。文献[8]通过实施两次技术性短时停车,实现车载SINS行进间高精度自对准。随着对SINS技术要求的提高,小失准角误差模型和线性...  (本文共5页) 阅读全文>>

东南大学
东南大学

基于FOG捷联惯导的水下组合导航系统研究

高精度和稳定可靠的导航系统是水下航行器顺利完成水下作业的关键之一,然而,在复杂的水下环境中,单一的导航方式由于自身的缺陷在实际应用中具有很大的局限性。由捷联惯导系统(SINS)、多普勒速度计程仪(DVL)、磁罗经(MCP)以及深度计(Depth)组成的水下组合导航系统,充分利用多元导航信息辅助捷联惯导系统,具有高精度和强鲁棒性的特点。本论文主要包括以下五方面的内容:第一,详细阐述了捷联惯导系统、多普勒速度计程仪、磁罗经以及深度计的导航原理,并对其误差进行了详细分析;另外,详细阐述了信息融合理论,包括卡尔曼滤波理论和联邦卡尔曼滤波理论。第二,针对捷联惯导系统在复杂环境中的初始对准问题,提出利用外速度和转弯机动的运动约束条件,以提高航向失准角和惯性器件误差的可观测性,从而实现在载体机动过程中完成初始对准。第三,在对导航系统的原理及其误差进行分析的基础上,分别建立了SINS/DVL、 SINS/MCP以及SINS/Depth组合导航的...  (本文共93页) 本文目录 | 阅读全文>>