初始对准

摘要： 针对当前航空兵部队飞机执行作战、训练任务出动快速,急需提升机载惯导系统初始对准时间和精度的需求,提出一套适合机载惯导系统快速对准的新体系结构方法,包括基于光学辅助标定的载机航向角测量基本原理、工作流程、测量算法及算法误差分析。基于上述技术与方法,从算法实现精度角度,对算法涉及的关键指标进行仿真验证,为光学辅助系统设计与系统部队使用精度提升提供了技术支撑。

摘要： 研究了利用线性卡尔曼滤波实现准静基座捷联惯导大失准角初始对准的问题。根据李群理论,如果系统模型具有仿射性,则其对应的线性误差模型是独立于状态估计值的,同时可以从该线性模型精确反推出李群上的非线性状态误差。分析指出,准静基座条件下捷联惯导姿态微分方程满足仿射性条件,其对应的姿态误差方程是独立于姿态估计值的。但是,如果将速度考虑进状态,则整体的状态模型不再满足仿射条件,无论是基于SO(3)+R^(3)还是SE(3)姿态描述,所对应的状态误差方程都不能做到独立于状态估计值。基于上述分析,直接对SO(3)+R^(3)状态描述下的速度误差方程进行改造,用重力矢量直接替换比力项,从而构造出独立于状态估计值的状态转移矩阵。仿真实验结果表明,利用所构造的线性状态空间模型,即使在大失准角条件下也能快速收敛到极限对准精度;车载晃动实验结果表明,利用所构造的线性状态空间模型,在大失准角条件下同样能够快速地跟上小失准角条件下的线性卡尔曼滤波对准结果。

摘要： 当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。本文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立SINS/GPS非线性误差模型;针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤波算法;最后,通过仿真分析和对比试验验证,该算法能增强滤波的稳定性,进而提高估计精度,缩短收敛时间。

摘要： 捷联惯导初始对准过程中存在大方位失准角的情况,需要通过建立非线性误差模型来对误差进行估计,因此对相应初始对准技术进行了研究。通过分析,构建捷联惯性导航系统和全球定位系统的精准非线性误差模型;基于自适应抗差理论对容积卡尔曼滤波(CKF)算法对随机干扰的统计特性以及观测粗差计算模型进行改进;设计相应的仿真评估测试和实物验证方法,试验结果证明提出的方法在初始对准中具有更强的滤波稳定性、更高的滤波估计精度和更短的算法收敛时间。

摘要： 针对基于双旋结构的二维弹道修正引信及所配用弹药发射后修正引信滚转角不确定的问题,提出采用BP神经网络快速确定修正引信滚转角范围进行粗对准,进而利用卫星导航信息辅助惯性导航系统进行快速初始对准的方法.该方法利用修正引信滚转角误差与惯性导航解算速度误差之间的关系建立神经网络模型,并通过仿真生成不同工况的弹道数据对神经网络进行训练.针对某旋转弹弹道进行仿真,结果表明,使用中等精度微惯性测量组合,粗对准过程中修正引信滚转角误差估计值小于20°,精对准过程中姿态误差角在弹丸发射后40 s内收敛到0.4°以内.

摘要： 当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。论文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立了SINS/GPS非线性误差模型;其次,针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤波算法;最后,通过仿真分析和试验验证,验证了该算法能增强滤波的稳定性,进而提高估计精度,缩短收敛时间。

摘要： 针对传统捷联惯性导航系统(SINS)/声学多普勒测速仪(DVL)组合导航系统初始对准过程中模型不精确引起的对准效率低的问题,提出了一种基于状态变换的SINS/DVL初始对准方法。与传统的SINS/DVL匹配模式不同,所提方案采用了基于载体系速度信息的匹配模式,建立了基于载体系速度误差的SINS误差方程,提高了系统误差模型精度。并考虑SINS和DVL之间的安装关系,重新建立了SINS/DVL初始对准系统及量测方程。最后仿真及试验结果表明,所提出的基于状态变换的DVL辅助SINS初始对准方法能在粗对准不够理想且存在安装偏差角条件下完成高精度的初始对准,提高了初始对准的鲁棒性能,同时在对准过程中能够保持高精度的位置信息。

摘要： 为了解决单兵火箭弹晃动条件下的初始对准问题,参考标准海况条件对人体晃动条件进行建模,并采用QUEST算法在该条件下进行初始对准。经过MATLAB仿真验证发现QUEST算法可以实现10 s内俯仰角和横滚角的快速对准,多次对准的俯仰角和横滚角的对准误差在±6′的范围内,且均方根误差小于2.8′(1σ),航向角可以在300 s内实现误差在±48′范围内的对准,均方根误差小于5.6′(1σ)。

摘要： 针对无人船在恶劣海况下对准时会受到复杂未知干扰,从而导致量测噪声时变,且因存在野值而表现出厚尾特性的问题,提出了一种自适应鲁棒的基于学生t分布的变分贝叶斯UKF(St-VB UKF)算法,将量测噪声建模成学生t分布来描述噪声的厚尾特性,并通过变分贝叶斯方法实时自适应地估计量测噪声的统计特性。仿真结果表明,提出的算法在受到短时和瞬时的强干扰影响时,对准精度和速度均优于传统的UKF算法和Sage-Husa自适应UKF算法;且当量测中存在部分野值而呈现厚尾特性时,提出的算法可以有效抑制野值的影响,对准精度保持不变,提升了算法的鲁棒性。

摘要： 初始对准技术直接关系到捷联惯导系统(SINS)的导航精度和启动时长,因此一直是惯性导航领域的研究重点和难点。为此,对SINS系统初始对准技术的发展现状进行综述。首先,简述无纬度对准、纬度已知的粗对准和精对准的基本原理,分别指出上述对准技术的优缺点及其适用条件。然后,分析和讨论现有初始对准误差抑制技术的研究热点和作用效果。最后,结合现有方法存在的问题与运载体的发展需求,对未来SINS系统初始对准技术的研究方向予以展望。

摘要： 针对惯性系统初始对准的准确性和快速性,研究了基于卡尔曼滤波(KF)和基于扩展滤波(EKF)的两种初始对准方法.在利用卡尔曼滤波器对捷联惯导系统进行静基座初始对准中,由于系统的不完全可观测性,使得有些状态没有滤波效果.通过可观测性分析,得到简化后的卡尔曼滤波器模型,通过建模仿真及比较分析,得出了简化后的卡尔曼滤波器和没有简化的卡尔曼滤波器估计精度基本相同,但是前者减少了状态的数量,减小了卡尔曼滤波方程的维数,从而减小了计算量,提高了系统初始对准的快速性.又通过卡尔曼和扩展卡尔曼在简化后的滤波器模型的初始对准中的研究比较,得出使用扩展卡尔曼滤波优势明确,在惯性导航系统初始对准的精度和稳定性都好于普遍使用的卡尔曼滤波算法,提高了系统的准确性.

摘要： 可观测性和可观测度分析是确定惯性导航系统初始对准卡尔曼滤波效果的重要环节,有效地转动惯性测量单元能够改善导航系统的可观测性.本文给出一种利用卡尔曼滤波协方差矩阵及其特征值的可观测性分析方法,该方法能够为工程应用中旋转方案的确定及滤波模型降阶提供依据.

摘要： 本文针对车载捷联惯导在对准过程中易受发动机震动、阵风扰动以及人员活动等诸多外界因素干扰,就平台扰动下的惯性器件输出、粗对准和精对准展开分析.通过理论和仿真相结合,研究了平台扰动对车载捷联惯导初始对准的影响机理,并对下一步初始对准相关技术及试验提出建议.综合载体平台扰动对惯性器件输出、惯导粗对准及精对准的影响分析可知:无论是捷联惯性导航系统还是平台式惯性导航系统，由于载体平台扰动会引入有害信号，使得信号源受“污染”，致使器件的信噪比下降，从而影响粗对准和精对准的速度和精度，造成定向性能的降低;鉴于载体平台扰动对惯导系统初始对准的显著影响，应综合基座静止和扰动两种状态下的定向性能试验，全面、准确地评估被试惯导的定向性能;惯导系统作为火控分系统以及整个武器系统的核心部件，在鉴定试验过程中，应结合系统反应时间、系统反应能力等整体性能指标对惯导性能进行评价。

摘要： 二维弹道修正引信已经逐步成为引信领域的研究热点和主要发展方向.如何增强弹道修正引信的修正能力和修正精度是弹道修正引信研究的关键.卫星定位导航接收机抗干扰能力差,且无法实现姿态控制;利用MIMU/卫星定位导航的组合导航系统能较好的解决该问题.在IMU/卫星定位导航组合导航系统的设计中,初始对准使用卫星定位导航系统提供的速度信息进行误差校正,从而较好的估计弹体姿态和IMU参数误差.本文利用卡尔曼滤波分析了卫星定位导航系统/IMU组合导航系统的系统误差,构建了相应的系统误差方程.通过卡尔曼滤波器的设计,进行了微惯性测量单元的快速初始对准.通过不断测量卫星定位导航系统和IMU之间的速度和位置信息很好的完成惯性测量单元的初始对准.仿真结果表明该方法简单易行,有利于炮弹的快速解算和对准.

摘要： 依据捷联惯性导系统的构成,提出一种利用系统自身惯性测量单元轴系陀螺积分实现转位完成初始对准的伺服控制方法.

摘要： 为了更好地解决非线性系统的状态估计问题,各种新型的滤波算法不断出现.容积卡尔曼滤波是一种基于spherical-radial cubature准则的确定性采样滤波器.本文从贝叶斯递推估计的角度出发,推导出了容积卡尔曼滤波器,并将其应用于惯导系统的大失准角初始对准.通过仿真,与EKF和UKF进行了对比,结果验证了该算法的有效性.

摘要： 强跟踪滤波器相对于卡尔曼滤波器而言,对系统的不确定模型具有较好的鲁棒性.但是同卡尔曼滤波器一样,状态噪声跟观测噪声的协方差矩阵必须事先设定,这就造成了滤波过程耗时较长,而且容易发散.本文将自适应强跟踪滤波算法引入捷联惯性导航系统的初始对准中,为保证滤波的收敛,对观测噪声与状态噪声的估计方程进行了处理、简化,并提出了观测噪声与状态噪声分段估计的自适应强跟踪滤波方法,使初始对准的时间极大的缩短,提高了初始对准的精度.

摘要： 初始对准的精度作为影响惯性导航系统精度的核心因素,一直受到广泛的关注和研究.传统初始对准算法存在对扰动敏感、对准时间长、需要小失准角假设等诸多缺陷.针对传统算法的不足,本文总结了现有文献中的三种新算法, 利用静态仿真数据和摇摆台实测数据,从对准时间和对准精度两个角度,对三种初始对准算法进行比较分析,为工程应用提供了有价值的参考.

摘要： 卫星导航系统除了可以进行高精度授时、定位和测速,还可以利用双天线进行方位测量.卫星导航定位定向技术初始化时间短、无漂移、功耗低,成为导航领域研究热点之一.本文综述了卫星导航系统定位定向技术的发展现状、在初始对准中的应用研究、并提出了定位定向技术的发展方向.

摘要： 捷联式惯性导航系统是近年来惯性技术的一个发展方向.由于捷联系统一系列的优点,其取代平台系统已成为新世纪惯性技术发展的一种大趋势.如何较快地掌握捷联惯性导航系统的设计,应用计算机仿真无疑是一种较为便捷的方法.本文采用Matlab中的M语言编写各功能函数,通过函数的调用并且辅助采用simulink模型来实现捷联系统的仿真,这对捷联惯导的基础性研究具有一定的参考价值.

摘要： 本申请公开了一种便于初始对准的高通量基因测序仪硅片及初始对准方法。本申请的硅片包括硅片主体和设在硅片主体上四个视场的四组金属标记膜；Step1、Step2和Step3三个视场一条直线，Step1在Step2和3中间，Step2和3分别在+Y和‑Y方向，Step1在硅片中心附近，Step4为硅片正式扫描起始视场；Step1有至少两个金属标记膜，一个在视场中心点，其它分别在视场+Y和/或‑Y间距Q处；Step2至Step4都只在视场中心点上设一金属标记膜。本申请的硅片及初始对准方法，通过四个视场的金属标记膜，能简单有效的进行平移和角度误差校准。不影响测序通量，提高了处理效率，简化了对准流程和算法。

摘要： 本发明公开了一种舰机时间/惯导无线初始对准系统，包括无线分发装置、进程监控装置、超短波天线及信道以及多个无线对准手持终端，无线分发装置与进程监控装置相连；无线分发装置通过超短波天线及信道与多个无线对准手持终端进行通信；其中，无线分发装置通过舰载网络接收舰艇惯导信息，并将信息转换后通过超短波天线，利用获得使用授权的超短波信道，采用无线广播方式将舰载惯导信息通过无线传输给无线对准手持终端，无线对准手持终端通过短电缆与舰载机连接，实现对舰载机的初始对准。本发明还公开了一种舰机时间/惯导无线初始对准方法。本发明能消除飞行甲板缆线干扰飞机起降的隐患，提高飞机出动率，从而提高舰艇作战效能。

摘要： 一种井下采煤机捷联惯导系统的组合初始对准系统及对准方法，属于井下采煤机定位导航初始对准系统及对准方法。该系统由安装在采煤机上的捷联惯导系统、无线传感器网络移动节点、倾角传感器、地磁场传感器以及安装在液压支架上的锚节点组成。在捷联惯导粗对准后利用无线传感器网络测量采煤机的位置信息，倾角传感器测量横滚、俯仰角，地磁场传感器测量偏航角，构建采煤机的位姿量测方程，并结合捷联惯导粗对准后的误差模型建立状态方程，进行融合滤波，得到精确的采煤机位姿信息，并进行捷联惯导的精对准，完成初始对准。实现了煤矿井下恶劣封闭环境下的捷联惯导组合精确初始对准，大幅提高采煤机捷联惯导系统大失准角下的组合定位精度。

摘要： 本发明公开了一种基于非线性初始对准模型的快速对准方法，主要步骤包括：合理编排捷联惯性导航系统的惯性器件；建立水平姿态角和航向角计算模型；建立非线性初始对准模型；构建用于初始对准的扩展kalman滤波器；由导航计算机，采集惯性器件输出信息，并完成初始对准滤波。本发明巧妙的冗余编排惯性系统水平方向上的惯性器件，充分利用惯性器件的冗余量测信息，建立的非线性初始对准模型。该模型直接利用惯性器件的量测输出作为观测值，3个失准角作为状态变量，有效的降低了模型的维数和提高了模型系统的可观测度，从而保证了初始对准的精度和速度。本发明具有实用性好、精度高、对准时间短的特点。

摘要： 本申请公开了一种便于初始对准的高通量基因测序仪硅片及初始对准方法。本申请的硅片包括硅片主体和设在硅片主体上四个视场的四组金属标记膜；Step1、Step2和Step3三个视场一条直线，Step1在Step2和3中间，Step2和3分别在+Y和‑Y方向，Step1在硅片中心附近，Step4为硅片正式扫描起始视场；Step1有至少两个金属标记膜，一个在视场中心点，其它分别在视场+Y和/或‑Y间距Q处；Step2至Step4都只在视场中心点上设一金属标记膜。本申请的硅片及初始对准方法，通过四个视场的金属标记膜，能简单有效的进行平移和角度误差校准。不影响测序通量，提高了处理效率，简化了对准流程和算法。

摘要： 本发明公开了一种消除不对准角误差对初始对准影响的方法，包括如下步骤：1)通过局部惯性导航系统和子惯性导航系统获取载体的姿态角；2)将局部惯性导航系统和子惯性导航系统获取姿态角信息输出到指定坐标系下，并通过投影获取投影之差作为观测量；3)将观测量输入到卡尔曼滤波器，通过卡尔曼滤波器对子惯性导航系统的导航计算信息误差和惯性敏感元件误差进行估计；当估计误差值满足精度要求时，将估计误差值反馈到子惯导系统中，修正其导航参数并补偿惯性器件误差，完成初始对准。本发明所述方法能够使子惯导系统不需要经过长时间的自对准过程，也无需采用高精度的敏感器件，用该方法即可实现其快速精确对准。

摘要： 本发明公开了一种舰机时间/惯导无线初始对准系统，包括无线分发装置、进程监控装置、超短波天线及信道以及多个无线对准手持终端，无线分发装置与进程监控装置相连；无线分发装置通过超短波天线及信道与多个无线对准手持终端进行通信；其中，无线分发装置通过舰载网络接收舰艇惯导信息，并将信息转换后通过超短波天线，利用获得使用授权的超短波信道，采用无线广播方式将舰载惯导信息通过无线传输给无线对准手持终端，无线对准手持终端通过短电缆与舰载机连接，实现对舰载机的初始对准。本发明还公开了一种舰机时间/惯导无线初始对准方法。本发明能消除飞行甲板缆线干扰飞机起降的隐患，提高飞机出动率，从而提高舰艇作战效能。

摘要： 本发明公开了一种车载航姿仪北向方位初始对准系统，包括航姿仪，还包括陀螺全站仪、计算机、具有方位基准边的便携式方位基准机构，所述航姿仪的信号输出端口连接所述计算机的信号输入端口，所述陀螺全站仪的信号输出端口连接所述计算机的信号输入端口，所述陀螺全站仪用于定向测量所述便携式方位基准机构的方位基准边的方位，所述航姿仪用于对所述便携式方位基准机构的方位基准边进行初始对准并获取北向方位；本发明还公开了一种所述车载航姿仪北向方位初始对准系统的对准方法；与现有技术相比，本发明提高了航姿仪北向方位初始校准的可靠性，提高了初始对准的效率，解决了车载航姿仪北向方位初始对准准确性无法保证的问题。

摘要： 一种井下采煤机捷联惯导系统的组合初始对准系统及对准方法，属于井下采煤机定位导航初始对准系统及对准方法。该系统由安装在采煤机上的捷联惯导系统、无线传感器网络移动节点、倾角传感器、地磁场传感器以及安装在液压支架上的锚节点组成。在捷联惯导粗对准后利用无线传感器网络测量采煤机的位置信息，倾角传感器测量横滚、俯仰角，地磁场传感器测量偏航角，构建采煤机的位姿量测方程，并结合捷联惯导粗对准后的误差模型建立状态方程，进行融合滤波，得到精确的采煤机位姿信息，并进行捷联惯导的精对准，完成初始对准。实现了煤矿井下恶劣封闭环境下的捷联惯导组合精确初始对准，大幅提高采煤机捷联惯导系统大失准角下的组合定位精度。

摘要： 本发明公开了一种基于非线性初始对准模型的快速对准方法，主要步骤包括：合理编排捷联惯性导航系统的惯性器件；建立水平姿态角和航向角计算模型；建立非线性初始对准模型；构建用于初始对准的扩展kalman滤波器；由导航计算机，采集惯性器件输出信息，并完成初始对准滤波。本发明巧妙的冗余编排惯性系统水平方向上的惯性器件，充分利用惯性器件的冗余量测信息，建立的非线性初始对准模型。该模型直接利用惯性器件的量测输出作为观测值，3个失准角作为状态变量，有效的降低了模型的维数和提高了模型系统的可观测度，从而保证了初始对准的精度和速度。本发明具有实用性好、精度高、对准时间短的特点。