严恭敏博士论文 捷联惯导系统车载自主定位定向系统研究(1-2章)

合集下载

捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展

捷联式惯导系统工具误差模型及处理技术研究进展

式 中 r() aX 为陀螺 仪漂移 速 率 ; x A , A , A 为沿 yz ,, 方 向加速 度 ; o K 为陀螺 仪零 漂 ; E 为陀螺 仪 随机误 差 。 1 . 动 态模 型 .2 2
() + + DI + + +o c c + 4o o  ̄y +Do 2 + () I +
No 3 2 0 . o 7
S m . 8 u NO2 9
捷联 式惯导 系统工具误差模型及处理技术研 究进 展
冯 志 刚, 刘 彦 , 方 昌华
( 国防科技大学航天与材料工程学院 ,长沙 ,4 07 ) 10 3
摘要 :捷联 式惯性导航 系统工具误差模型及处理技 术的研 究在 近年 来取得 了很 大进展 ,相继 出现 了一些新理论 、新方法 、
1 惯 导 Байду номын сангаас 具 误 差 模 型
捷 联式 惯 导工 具主 要 是指 加速 度 计和 陀螺仪 ,它
们 的误差模型主要包括惯导工具本身在制造与存储过 程 中产 生 的零位 误 差 与刻度 因子误 差 ,同 时也包 括 由
于 惯性 元 件 安装 不 当带 来 的交 叉耦 合 误差 以及 动 态环 境 下元 件 之 间相 互敏 感 带来 的动态 误 差等 ,具 体 的数
式 中 A为加速 度 计输 出 ;K 为加 速度 计零 偏 ;K 为 1
刻 度系 数 ; 2 K 为 二阶及 三 阶非 线性 系数 ; K K,3 K 咖, K 。 交叉耦 合 系数 ; K 。 K , K , p为 。, … 灵 敏度 二阶 、三 阶非 线性 系数 。 为交叉
Fe g Zh g n Li n, n a h a n i a g, u Ya Fa g Ch ng u f l g f r s aea dMae a gn e n ,Nain l iest fDee s c n lg , a g h , 0 7 ) Col eo Aeo p c n tr l e i En ie r g i t a v ri o o Un y fn eTe h oo y Ch n s a 410 3 Ab ta t sr c:Th td n te toserrmo e n r c sig tc n lg fsrp o n riln vg t n sse SNS a e su y o h o l ro d la d po esn e h oo y o t d wn iet a iai y tm(I )h s a a o

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定

激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定

Abstract:In the inertial devices calibration,in general the test equipment must perform north—seeking and
level-adjusting to eliminate the influence of the ground velocity and the acceleration of gravity,but this is not suitable for the environment of shooting range and other fields.According to the error equation of laser gyro strapdown inertial navigation system,using 12-position calibration method to counteract the influence of the ground velocity and the
文章编号:1005-6734(2008)03-0306-04
中国惯性技术学报
Journal of Chinese Inertial Technology
v01.16 No.3 Jun.2008
激光陀螺捷联惯性导航系统的误差参数标定
杨孟兴,徐兵华
(中国航天时代电子公司第十六研究所,西安710100)
摘要:惯性器件标定一般都必须对北和调平,以消除地速及重力加速度的影响,但是不适合在靶场及其它野战
中国惯性技术学报 表1组件误差参数标定位置顺序
Tab.1 Calibration order of error parameter of component,

基于单轴旋转的光纤捷联惯导系统误差特性与实验分析

基于单轴旋转的光纤捷联惯导系统误差特性与实验分析

第31卷第4期2010年4月 宇 航 学 报Journal of AstronauticsV ol.31April N o.42010基于单轴旋转的光纤捷联惯导系统误差特性与实验分析孙 枫,孙 伟(哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001) 摘 要:针对惯性器件偏差是影响惯导系统导航精度的主要因素,同时考虑到多种误差源对调制型捷联系统的影响,提出了一种利用惯性测量单元(I M U )四位置转停的误差调制方法。

分析了调制型捷联系统的误差特性并建立了四位置转位方案模型。

利用实验室自行研制的光纤捷联惯导系统分别进行I M U 静止和四位置转位运动下的长时间导航实验,实验结果表明了该方法的有效性。

关键词:捷联惯导系统;单轴旋转;误差特性;光纤陀螺;定位误差中图分类号:U666.12 文献标识码:A 文章编号:100021328(2010)0421070208DOI :10.3873Πj.issn.100021328.2010.04.021收稿日期:2009202216; 修回日期:2009212215基金项目:国家自然科学基金(60834005,60775001)0 引言旋转调制型捷联惯导系统中采用的是误差自校正方法[1-2],它可以在不使用外部信息的条件下,通过I MU 的转动调制惯性器件的常值偏差,达到误差补偿的目的。

美国早在20世纪70年代开始此类系统的研究,先后研制出MK 39M od3C 、MK 49、AN/WS N -7A 和AN/WS N -7B[3-6]等高精度惯导系统并得到广泛应用。

国内几家单位在不同程度上开展着旋转捷联系统的研发工作,例如国防科技大学、北京时代电子、北京航空航天大学、天津航海仪器研究所和哈尔滨工程大学等。

考虑到实际工程应用中调制型捷联系统[7]的可靠性及多种误差源对系统导航精度的影响,本文提出了一种基于I MU 单轴四位置转停的误差调制方案。

并采用SG T -3型惯性测试转台及实验室自行研制的光纤捷联惯导系统建立实验环境,进行了多次长时间导航实验。

捷联惯导算法与组合导航原理讲义

捷联惯导算法与组合导航原理讲义

捷联惯导算法与组合导航原理讲义严恭敏,翁浚编著西北工业大学2016-9前言近年来,惯性技术不论在军事上、工业上,还是在民用上,特别是消费电子产品领域,都获得了广泛的应用,大到潜艇、舰船、高铁、客机、导弹和人造卫星,小到医疗器械、电动独轮车、小型四旋翼无人机、空中鼠标和手机,都有惯性技术存在甚至大显身手的身影。

相应地,惯性技术的研究和开发也获得前所未有的蓬勃发展,越来越多的高校学生、爱好者和工程技术人员加入到惯性技术的研发队伍中来。

惯性技术涉及面广,涵盖元器件技术、测试设备和测试方法、系统集成技术和应用开发技术等方面,囿于篇幅和作者知识面限制,本书主要讨论捷联惯导系统算法方面的有关问题,包括姿态算法基本理论、捷联惯导更新算法与误差分析、组合导航卡尔曼滤波原理、捷联惯导系统的初始对准技术、组合导航系统建模以及算法仿真等内容。

希望读者参阅之后能够对捷联惯导算法有个系统而深入的理解,并能快速而有效地将基本算法应用于解决实际问题。

本书在编写和定稿过程中得到以下同行的热心支持,指出了不少错误之处或提出了许多宝贵的修改建议,深表谢意:西北工业大学自动化学院:梅春波、赵彦明、刘洋、沈彦超、肖迅、牟夏、郑江涛、刘士明、金竹、冯理成、赵雪华;航天科工第九总体设计部:王亚军;辽宁工程技术大学:丁伟;北京腾盛科技有限公司:刘兴华;东南大学:童金武;中国农业大学:包建华;南京航空航天大学:赵宣懿;武汉大学:董翠军;网友:Zoro;山东科技大学:王云鹏。

书中缺点和错误在所难免,望读者不吝批评指正.作者2016年9月目录第1章概述 (6)1.1捷联惯导算法简介 (6)1.2 Kalman滤波与组合导航原理简介 (7)第2章捷联惯导姿态解算基础 (10)2。

1反对称阵及其矩阵指数函数 (10)2。

1。

1 反对称阵 (10)2。

1.2 反对称阵的矩阵指数函数 (12)2。

2方向余弦阵与等效旋转矢量 (13)2.2.1 方向余弦阵 (13)2。

起来的新技术。微惯性测量组合就是...

起来的新技术。微惯性测量组合就是...

哈尔滨工张大学硕士学位论文摘要撼联式惯性导航系统是一种十分先进的惯性导航技术,它采用数学平台代替实体乎台,即通过导舷计算机实时计算出姿态矩阵,建立起数学平台, 所汉导靛诗算辊跫建整个系统麓谈心寇关毽。

瓣薅,捷联矮浮簸系统聂澎衮精度、商可靠性、低成本、小型化、数字化的方向发展。

怒现代数字信号处理中的一门新兴技术,作为一零孛专魏数字售号处理器,它具骞毫激、麓这秘裹蕤凄等貔点。

本文应用单片机和设计了一套被捷联导航计算机系统。

以高速、高精度的?作为导航计算机数据处理的核心,以高速、商性能的离档位单片枧为作为整个系统的控铡器,构成了~褰双勺捷联导簸计簿枫系统。

这为导虢系统瀚小型纯、低藏本、数字化提供了一种设计思想。

如果再加上、电子罗擞和计程仪等,就可以完整的组合一个定位和导航系统。

本文蠹绕基予蕊导菠诗算壤系统,具,零巧震了以下尼方囊骚究工作:.论文分析了捷联惯导系统的基本原理,讨论了捷联懒导系统的算法。

.提出并论证了导航计算机的总体方案,同时分析了和单片枕这两牵申微处理器的特点和应用方法。

.讨论了基予麓捷联镄导系统静硬俘设计,包括基本功能静实现、原理框图及外围电路的设计。

本文对周围的接口电路作了较详细的介绍,主要电路有存储器系统、引导装载程序系统、通用异步串行蹦电路以及复位电路等。

.论述了系统的各种软件的舆体设计方法。

采用汇编语言和语言混台编程的方法来实现麟个系统软件。

并且详细讨论了实现该导航系统过程中的软件、硬件的调试和考核过程。

关键词:捷联惯性导航系统:数字信号处理器;数据处理;单片机哈尔滨工程太学硕士学位论文拄. , ,, ,, 。

,曲,跏,,它 .。

, 拉. ?曲 ?;圆 .,.‘’., ? ,:......髓接。

.?。

.. , , .,, 南撞哈尔滨工程大学硕士学位论文. 掣硼娃..: ;;; ?哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明:本论文的所有工作,是在导师的指导下,由作者本人独立完成灼。

车载动基座FOAM对准算法

车载动基座FOAM对准算法
Ke y wo r d s:s t r a p d o wn i n e r t i a l n a v i g a t i o n s y s t e m ;mo v i n g — b a s e a l i g n me n t ;f a s t o p t i ma l a t t i t u d e ma t r i x
第3 5 卷
第 7期
系 统 工 程 与 电 子 技 术
S y s t e ms En g i n e e r i n g a n d El e c t r o n i c s
Vo 1 . 3 5 No . 7
2 0 1 3年 7月
文章编号 : 1 0 0 1 — 5 0 6 X( 2 0 1 3 ) 0 7 — 1 4 9 8 — 0 4
( FOAM )a t t i t u d e a n d p o s i t i o n d e t e r mi n a t i o n a l g o r i t h m i s p r o p o s e d,whi c h c a n i mp r o v e t h e a t t i t u d e d i r e c t i o n a l a c c u r a c y a n d r e a c h a h i g h e r p o s i t i o n a c c u r a c y t o e n t e r t h e p r o c e s s o f i n t e g r a t e d n a v i g a t i o n . Fi n a l l y,v e h i c u l a r t e s t s p r o v e t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e p r o p o s e d v e h i c u l a r F OAM a l i g n me n t a l g o r i t h m.

速率偏频激光陀螺惯导系统航向敏感误差分析与补偿

速率偏频激光陀螺惯导系统航向敏感误差分析与补偿江一夫;李四海;徐兵华;严恭敏【摘要】为了有针对性的消除激光陀螺速率偏频惯导系统的可补偿寻北误差,进一步提高航向精度,从速率偏频斜装惯性仪表的数学模型出发,对陀螺和加速度计的各项误差进行了寻北误差分析,基于捷联惯导对准误差公式给出了惯性仪表各误差源的影响量级.明确了引起倾斜状态航向敏感误差的主要因素,提出了以调整激光陀螺旋转轴方向陀螺零偏抵消激光陀螺标度因数不对称性误差或者速率偏频状态陀螺零位偏移的航向敏感误差补偿措施.经转台试验验证,该措施简单可靠,有效消除了倾斜状态航向敏感误差,速率偏频系统的全方位寻北精度能够从86″(3σ)提高到优于40″(3σ).【期刊名称】《中国惯性技术学报》【年(卷),期】2018(026)005【总页数】6页(P561-566)【关键词】寻北;航向敏感误差;激光陀螺;速率偏频【作者】江一夫;李四海;徐兵华;严恭敏【作者单位】西北工业大学自动化学院,西安 710029;西安航天精密机电研究所,西安 710100;西北工业大学自动化学院,西安 710029;西北工业大学自动化学院,西安710029;西安航天精密机电研究所,西安 710100;西北工业大学自动化学院,西安710029【正文语种】中文【中图分类】U666.1与机抖偏频一样,速率偏频技术是解决激光陀螺锁区问题的另外一种方式。

速率偏频要求激光陀螺敏感到持续的旋转角速度,因此可以与旋转调制技术复合利用同一转位机构,既可以避免机抖偏频频繁过死区产生的额外随机游走误差又实现了随机常值零偏的自补偿[1-3],既可以发掘出激光陀螺的极限性能又没有额外增加硬件成本,是实现高精度自对准的绝佳途径。

惯性导航领域中将方位相关的寻北误差,归结为航向敏感误差(Heading-Sensitive Error, HSE)。

航向敏感误差主要与多位置系统参数不一致,磁场、温度场不均匀等因素有关,在平台惯导系统中一般采用最小二乘模型参数拟合和分段插值补偿的方法[4]。

捷联惯导系统软件模拟器研究



酌=酌 设

墒设
A
sin(棕酌
t+P酌0
)
其中 鬃A 、兹A 、酌A 为机体运动幅值,棕鬃 、棕兹 、棕酌 机体运
作者简介院王慧婷(1988-),女,助理工程师,本科,从事捷联惯导系统标定方法研究工作; 陶靖(1968-),男,技师,大专,从事捷联惯导系统标定工作。
15
电子质量 2018 年第 07 期(总 第 376 期)
捷联惯导系统软件模拟器研究
The Research of Strapdown INS Software Simulator
王慧婷,陶靖(中国空空导弹研究院,河南 洛阳 471009)
Wang Hui-ting,Tao Jin(China Airborne Missile Academy,Henan Luoyang 471009)
sin酌 鬃 衫 山

衫山

. 衫 山

V (RN
N
+h)
dt
(4)
对上式离散化后采用数值计算方法即可得到飞机
的速度和纬度。
1.2 姿态运动仿真模块
姿态运动仿真模块用来提供载机俯仰、偏航、横滚
角,设 鬃 、兹 、酌 为载机偏航、俯仰、横滚角,则有:
扇设 设鬃=鬃0

+鬃A
sin(棕鬃
t+P鬃0
)

缮设 设兹=兹A
sin(棕兹
t+P兹0
)
(5)
1 载机轨迹发生模块 载机运动模块应该能够准确模拟飞机的角速度、姿
态角、比力和速度值等。对于较简单的机动方式,可以采 用下面的方法。
1.1 线运动仿真模块 该模块可根据要求模拟静止、匀速直线航行、加速

第一章(惯性仪器测试与数据分析)概述

16
二、惯性器件(陀螺仪和加速度计)介绍 2、陀螺仪:
(6)激光陀螺仪
L
4S c
17
二、惯性器件(陀螺仪和加速度计)介绍
2、陀螺仪:
4 NS 光程差: L c
(7)光纤陀螺仪
高锟:2009年诺奖,“在纤维中传送光 以达成光学通讯的开拓成就”
18
二、惯性器件(陀螺仪和加速度计)介绍
·目标点
起始点 ·
4
一、惯性导航及其应用
1、惯性导航基本概念(其它导航方法比较):
卫星导航
无线电导航
天文导航
多普勒导航
地磁匹配导航 重力匹配导航
地形匹配导航
5 景象匹配导航
一、惯性导航及其应用 2、惯性导航优缺点:
1、自主性好:不需要其它外来信息
优点 2、隐蔽性强:不会向外辐射任何信息 3、信息全面:高频率甚至连续的运载体 实时角速度、加速度、姿态、速度和位置 缺点:导航误差随时间不断积累(措施:研制高精度器件; 测试建模提高实际使用精度)
25
三、惯性器件测试
2、惯性器件的误差模型
(1)静态误差模型:指在线运动条件下惯性仪器 的数学表达式,它确定了惯性器件误差与比力之间 的函数关系。 误差模型分类
(2)动态误差模型:指在角运动条件下惯性仪器的 数学表达式,它确定了惯性器件误差与角速度、角 加速度之间的函数关系。
(3)随机误差模型:引起惯性仪器误差的因素众多、 许多是随机的、有些机理尚不明确,应用数理统计和 模型辨识理论建立随机误差的数学表达式即为随机误 差模型。
二、惯性器件(陀螺仪和加速度计)介绍 2、陀螺仪:
(3)单自由度液浮陀螺仪 (4)挠性陀螺仪
14
二、惯性器件(陀螺仪和加速度计)介绍 2、陀螺仪:

MEMS器件捷联惯导系统旋转调制技术.


( 5 )
式中: 为俯仰角误差; R为地球半径; g为当地 δ β 重力加速度; v x δ N 和 δ N 分别为北向速度及位置 误差. 利用拉氏变换, 此微分方程组化为 v s ) δ s N( s ( s )=- - δ β ε x 2 2, R s+ Ω ㊀ s v ( s ) = g ( s ) , δN δ β s x s )= v s ) . δ δ N( N( 解此方程组, 再利用拉氏反变换, 可得 v δ ε N= x g [ c o s ( t )- c o s ( ) ] , Ω Ωt s 2 2 Ω Ω s -
根据公开文献, 旋转调制技术大多应用于高精度
7 ] 惯导系统中, 惯性器件多为光学器件 [ 或机械器
MS器件捷联惯性系统旋转调制技 件, 少有对 ME
收稿日期:2 0 1 3- 0 5- 1 3 基金项目:航空科学基金资助项目( 7 0 7 7 1 0 2 3 ) . 作者简介:王学运( 1 9 8 9- ) , 男, 河北承德人, 北京航空航天大学博士研究生.
O X Y 加速度计误差被调 b和 O b 方向的陀螺、 制成均值为零的周期变化量, 而沿旋转轴方向的 器件误差则没有变化. 1 2 ㊀旋转调制对导航精度的改善效果 为简化问题, 仅考虑静基座条件下 O X r方向 陀螺零偏对北向速度和位置误差的影响. 经旋转 调制, 误差方程变为 v δ N =- - c o s ( ) , δ β ε Ωt x R ㊀ v g , δ δ β N= x v δ δ N= N.
A b s t r a c t :ME MSi n e r t i a l s e n s o r sb e n e f i t t h el o w c o s t a n dm i n i a t u r i z a t i o no f s t r a p d o w ni n e r t i a l n a v i g a t i o ns y s t e m, b u t t h e i r e r r o r s a r e l a r g e . T oi m p r o v e t h e n a v i g a t i o np e r f o r m a n c e , a s y s t e m a t i c —r o t a t i o nm o d u l a t i o n ( R M) w a si n t r o d u c e d .T h eR Me f f e c t so n e r r o r a u t o c o m p e n s a t i o nm e t h o d r e s t r a i n i n gc o n s t a n tb i a s e sa n di m p r o v i n gn a v i g a t i o na c c u r a c yw e r ee l a b o r a t e d .T h er o t a t i o n m o d u l a t i o ns c h e m e s i n c l u d i n gt h en u m b e r o f r o t a t i n ga x i s ,r o t a t i o nd i r e c t i o n ,r o t a t i o nc o n t i n u i t y a n dr o t a t i o ns p e e dw e r ec o m p a r e d .B a s e do nt h ee r r o rc h a r a c t e r i s t i c so fME MS s e n s o r ,a n a p p r o p r i a t er o t a t i o ns c h e m e w a s d e t e r m i n e df o r t h a t a n da p r o t o t y p e w a s s e l f d e v e l o p e d . S t a t i c a n d l a n dv e h i c l ee x p e r i m e n t ss h o w e dt h a tR M c a ng r e a t l yi m p r o v et h en a v i g a t i o np e r f o r m a n c eb y c o n s t r a i n i n gt h ec o n s t a n t b i a s e so fME MSs e n s o r s .T h ea t t i t u d ea c c u r a c yi s5t i m e sb e t t e ra n d 0t i m e s b e t t e r i n2 0 0s . v e l o c i t y / p o s i t i o na c c u r a c yi s n e a r l y1 K e yw o r d s :r o t a t i o nm o d u l a t i o n ;ME MSs e n s o r s ;S I N S ;I MU ;e r r o r a u t o c o m p e n s a t i o n ㊀㊀惯性导航系统是一种利用惯性器件测量载体 运动的角速度和线速度, 根据经典运动定律通过 数学推算得到载体运动状态的一类导航系统. 惯 性器件, 即陀螺和加速度计对于惯导系统的精度 起着 至 关 重 要 的 作 用, 同时也是捷联惯导系统 ( S I N S ) 主要成本所在. 近年来迅速发展的微机电 ( m i c r o e l e c t r o m e c h a n i c a ls y s t e m s , ME MS )惯 性 器件具有低成本、 小型化、 高可靠性, 易于批量生 产等诸多优势, 目前正更多地应用于捷联惯导系
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
相关文档
最新文档