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捷联惯导系统静基座初始对准精度分析及仿真

计算机仿真 2006年第10期23卷 36-40,60页

作者：严恭敏秦永元西北工业大学自动化学院陕西西安710072

在利用卡尔曼滤波器对捷联惯导系统(SINS)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,有些状态的估计精度受到限制。对SINS静基座初始对准卡尔曼滤波方程进行了可观测性分析,提出了状态降阶的处理方法,... 详细信息

在利用卡尔曼滤波器对捷联惯导系统(SINS)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,有些状态的估计精度受到限制。对SINS静基座初始对准卡尔曼滤波方程进行了可观测性分析,提出了状态降阶的处理方法,并得到了各状态估计的极限精度公式。最后进行了软件仿真,仿真结果表明:降阶滤波器和全降阶滤波器的估计精度基本相同,但是前者计算量更小,并且在滤波计算中能够消除不可观测状态的不利影响。

关键词：捷联惯导系统初始对准卡尔曼滤波可观测性仿真

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基于实测轨迹的高精度捷联惯导模拟器

导航定位学报 2015年第4期3卷 27-31,37页

作者：严恭敏 WANG Jinling 周馨怡西北工业大学自动化学院西安710072 School of Civil and Environment Engineering University of New South Wales

针对传统的纯数学模型SINS惯性器件模拟器仿真效果不够逼真的问题,本文提出了一种基于已有的真实导航系统飞行记录数据的惯性器件模拟器方法。该方法利用高精度载波相位差分GNSS与中等精度IMU融合的组合导航算法,结合Kalman滤波的部分... 详细信息

针对传统的纯数学模型SINS惯性器件模拟器仿真效果不够逼真的问题,本文提出了一种基于已有的真实导航系统飞行记录数据的惯性器件模拟器方法。该方法利用高精度载波相位差分GNSS与中等精度IMU融合的组合导航算法,结合Kalman滤波的部分反馈修正和三次样条拟合方法,生成平滑的轨迹参数,再通过推导SINS反演算法实现了惯性器件的模拟采样仿真,反演算法中充分考虑了姿态圆锥误差和速度划船误差的补偿。通过机载飞行实验数据验证,结果表明所提惯性器件模拟器具有极高的精度性能和良好的频率特性,满足高精度SINS对数据源仿真精度和频率复杂性的要求。

关键词： GNSS SINS模拟器组合导航实际飞行数据

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再论联邦滤波在组合导航中的应用可行性

导航定位与授时 2022年第4期9卷 1-6页

作者：严恭敏戴晨杰刘璠西北工业大学自动化学院西安710072

在联邦滤波算法中,针对子滤波器存在私有状态从而导致全局状态信息融合估计为次优估计的问题,通过一个简单的3维状态、2维量测系统的数值仿真以及速度+姿态传递对准组合导航仿真,验证了联邦滤波的次优估计结果误差太大,难以满足实际系... 详细信息

在联邦滤波算法中,针对子滤波器存在私有状态从而导致全局状态信息融合估计为次优估计的问题,通过一个简单的3维状态、2维量测系统的数值仿真以及速度+姿态传递对准组合导航仿真,验证了联邦滤波的次优估计结果误差太大,难以满足实际系统的高精度滤波需求。联邦滤波估计的次优程度没有经过严格证明,且难以证明,因而存在应用风险。对于以精度为主要性能指标的组合导航系统,不建议采用联邦滤波算法,否则其精度损失不足以弥补其带来的计算量降低和容错性提高的优势。

关键词：联邦滤波集中滤波组合导航传递对准

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一种十表冗余激光陀螺捷联惯组标定方法研究

航天控制 2024年第5期42卷 9-14页

作者：邵慧超严恭敏陈珑张橙华中科技大学管理学院武汉430074 立得空间信息技术股份有限公司武汉430223 西北工业大学自动化学院西安710072 武汉普惠海洋光电技术有限公司武汉430205

针对十表冗余激光陀螺三自捷联惯组(包含5只陀螺和5只加速度计)的标定问题,推导给出了标定模型以及标定方案。将十表冗余惯组划分为直表X\Y\Z和斜表S\T两组,直表采用系统级标定方法,建立关于标定误差模型的状态方程,以导航速度误差作为... 详细信息

针对十表冗余激光陀螺三自捷联惯组(包含5只陀螺和5只加速度计)的标定问题,推导给出了标定模型以及标定方案。将十表冗余惯组划分为直表X\Y\Z和斜表S\T两组,直表采用系统级标定方法,建立关于标定误差模型的状态方程,以导航速度误差作为量测,通过Kalman滤波估计标定误差参数;以直表标定结果作为参考,进行斜表的分立式标定,分别建立了加速度计、陀螺标度系数和陀螺漂移的标定模型。最后,结合19位置系统级标定方法和分立式标定方法完成了十表冗余激光捷联惯组标定,结果显示标定结果正确,分析了标定误差特性。

关键词：冗余捷联惯组系统级标定分立式标定 Kalman滤波

一种基于软卡方检测的自适应Kalman滤波方法

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导航定位与授时 2023年第4期10卷 81-86页

作者：严恭敏刘璠李梓阳周琪西北工业大学自动化学院西安710072 中国航空工业集团公司西安飞行自动控制研究所西安710076

在传统Kalman滤波中,卡方检测方法简单地将量测划分为正常和异常两种,针对其不足之处,改进并提出了一种新的软卡方检测方法。新方法根据卡方检测结果构造连续变化的量测,利用权重系数,充分挖掘处于正常值与异常值之间的可疑量测新息,同... 详细信息

在传统Kalman滤波中,卡方检测方法简单地将量测划分为正常和异常两种,针对其不足之处,改进并提出了一种新的软卡方检测方法。新方法根据卡方检测结果构造连续变化的量测,利用权重系数,充分挖掘处于正常值与异常值之间的可疑量测新息,同时还将该方法推广成多维量测的多分量卡方检测形式,建立了全面完整的软卡方检测Kalman滤波量测更新方程。最后,通过惯导/卫导组合导航仿真,验证了软卡方检测Kalman滤波的优势:无需任何参数调整且具有比Sage-Husa自适应滤波更小的统计误差波动。

关键词：自适应Kalman滤波软卡方检测组合导航数值仿真

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逆向导航算法及其在捷联罗经动基座初始对准中的应用

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逆向导航算法及其在捷联罗经动基座初始对准中的应用

第二十七届中国控制会议

作者：严恭敏严卫生徐德民西北工业大学航海学院水下信息处理与控制国家级重点实验室

根据捷联惯导系统的导航更新算法,详细推导了逆向导航算法。提出了捷联罗经动基座初始对准方案,它包括三个阶段:方位角未知情况下水平对准、粗略方位自对准和罗经方位对准。在导航计算机存储容量足够大并且计算能力足够强的条件下,通过... 详细信息

根据捷联惯导系统的导航更新算法,详细推导了逆向导航算法。提出了捷联罗经动基座初始对准方案,它包括三个阶段:方位角未知情况下水平对准、粗略方位自对准和罗经方位对准。在导航计算机存储容量足够大并且计算能力足够强的条件下,通过逆向导航算法将动基座初始对准与位置导航有机结合起来,先进行捷联罗经动基座初始对准和传感器采样数据存储,再利用逆向航位推算算法和正向航位推算算法,同时实现了初始对准和位置导航。最后,利用车载试验验证了所提方法的有效性,在运动条件下经过10分钟,方位对准达到0.112o(1σ)、位置导航精度约为0.1%×行驶路程。

关键词：捷联惯导系统逆向导航动基座初始对准罗经航位推算

来源： cnki会议评论

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激光捷联惯组的双轴位置转台标定仿真

中国惯性技术学报 2007年第1期15卷 123-127页

作者：严恭敏秦永元西北工业大学自动化学院陕西西安710072

研究了利用双轴位置转台标定时,水平基准误差和北向基准误差对激光捷联惯组(LSIMU)标定精度的影响。首先建立了LSIMU标定模型和生成惯性器件信息的仿真算法,接着设计了LSIMU标定方案和数据处理方法,最后对LSIMU标定进行仿真和分析。仿... 详细信息

研究了利用双轴位置转台标定时,水平基准误差和北向基准误差对激光捷联惯组(LSIMU)标定精度的影响。首先建立了LSIMU标定模型和生成惯性器件信息的仿真算法,接着设计了LSIMU标定方案和数据处理方法,最后对LSIMU标定进行仿真和分析。仿真结果表明:水平基准误差为0.4′时,加速度计标定误差将达到116×10-6;当北向基准误差大于5o时,oo标定误差将oo0.0001。

关键词：激光捷联惯组双轴位置转台标定仿真

一种基于实测飞行轨迹的惯导误差分析方法研究

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导航定位与授时 2024年第3期11卷 58-65页

作者：严恭敏陈浩然李静李旦西北工业大学自动化学院西安710072 中国人民解放军63796部队四川西昌615000 湖北航天技术研究院总体设计所武汉430040

针对传统蒙特卡罗仿真方法用于惯导误差分析时计算量大且参数调整不便的问题,提出了采用Kalman滤波的状态均方误差预测公式结合惯导误差传播方程进行误差协方差分析的新方法。该方法将惯导总误差分解为各种不同误差因素的线性组合,且各... 详细信息

针对传统蒙特卡罗仿真方法用于惯导误差分析时计算量大且参数调整不便的问题,提出了采用Kalman滤波的状态均方误差预测公式结合惯导误差传播方程进行误差协方差分析的新方法。该方法将惯导总误差分解为各种不同误差因素的线性组合,且各误差因素之间是相互独立的,误差计算和参数调整都非常简单方便。以一组实测飞行轨迹数据为例,利用所提协方差分析方法进行误差分解,并将结果以多种形式直观展示,显示了新方法在误差分配和精度评估中的优越性。

关键词：惯导系统协方差分析法精度评估飞行轨迹

基于多元回归模型的捷联惯性测量组件标定技术

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测控技术 2005年第3期24卷 59-61页

作者：顾冬晴秦永元严恭敏徐景硕西北工业大学自动化学院陕西西安710072

应用多元统计分析方法,对捷联惯性测量组件(SIMU)的系统标定技术进行了研究。在考虑加速度计横向灵敏度影响的情况下,将 SIMU 加速度计组件视为一个整体,提出了 SIMU 加速度计组件的多元回归模型,并且给出了模型参数的估计公式。多位置... 详细信息

应用多元统计分析方法,对捷联惯性测量组件(SIMU)的系统标定技术进行了研究。在考虑加速度计横向灵敏度影响的情况下,将 SIMU 加速度计组件视为一个整体,提出了 SIMU 加速度计组件的多元回归模型,并且给出了模型参数的估计公式。多位置标定及静态测试实验结果表明,采用多元回归分析可有效地标定出加速度计组件的刻度系数矩阵、等效安装误差矩阵和等效零位偏置向量。

关键词：捷联惯性测量组件加速度计组件多元回归模型多位置实验