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捷联惯性组合在舰标定技术研究

西北工业大学学报 2010年第3期28卷 369-374页

作者：白亮秦永元吴枫西北工业大学自动化学院陕西西安710072

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差... 详细信息

文章研究了捷联惯性组合的在舰标定问题。对于陀螺仪提出以姿态误差角作为观测量,采用系统级标定法进行标定。在标定过程中将舰载主惯导给出的导航坐标系角速率ωnin引入到捷联惯性组合的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦,避免了由于所列状态量过多而造成的矩阵维数过大的问题。对于加速度计提出以舰载主惯导对比力矢量的测量值作为参考量,以捷联惯性组合对该矢量的测量误差作为观测量对其进行标定。计算机仿真结果表明,文中给出的方法可以有效地完成捷联惯性组合在舰标定,且标定精度较高,具有较强的实际意义。

关键词：惯导系统标定捷联惯性组合陀螺仪标定加速度计标定

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船用捷联惯导系统运动中对准的UKF设计

系统工程与电子技术 2006年第8期28卷 1218-1220页

作者：顾冬晴秦永元西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对海况恶劣船体大幅晃动,捷联惯导系统无法快速完成自主初始对准的问题,给出了大方位失准角情况下捷联惯导系统的非线性误差方程,采用UKF方法来解决GPS辅助船用捷联惯导的运动中对准问题。仿真结果表明,该方法仅需60 s即可完成初始对... 详细信息

针对海况恶劣船体大幅晃动,捷联惯导系统无法快速完成自主初始对准的问题,给出了大方位失准角情况下捷联惯导系统的非线性误差方程,采用UKF方法来解决GPS辅助船用捷联惯导的运动中对准问题。仿真结果表明,该方法仅需60 s即可完成初始对准,并且水平对准精度达1′,方位对准精度达6′。与传统的EKF非线性滤波方法相比,采用UKF来实现船用捷联惯导系统运动中对准,不仅无需计算复杂的Jcobian矩阵,而且精度更高。

关键词：捷联惯导系统对准失准角卡尔曼滤波

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基于自抗扰控制技术的捷联罗经对准算法

控制与决策 2011年第9期26卷 1386-1390页

作者：周琪杨鹏翔秦永元西北工业大学自动化学院西安710129

在大失准角条件下,研究了自抗扰捷联罗经对准算法.基于欧拉平台误差角概念建立了适用于自抗扰控制的二阶水平通道状态空间模型.以水平速度误差作为量测实现水平姿态对准,从稳定的水平通道指令角速度中提取方位失准角信息,完成方位自对准... 详细信息

在大失准角条件下,研究了自抗扰捷联罗经对准算法.基于欧拉平台误差角概念建立了适用于自抗扰控制的二阶水平通道状态空间模型.以水平速度误差作为量测实现水平姿态对准,从稳定的水平通道指令角速度中提取方位失准角信息,完成方位自对准.仿真结果表明,该对准算法可较快地实现大失准角的自对准且对准精度与经典罗经对准法相当.

关键词：大失准角对准捷联罗经自抗扰控制

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多敏感器卫星姿态确定的联邦滤波器设计

中国空间科学技术 2004年第3期24卷 7-13页

作者：顾冬晴王岩周文君秦永元西北工业大学西安710072

针对由惯性测量组件、星敏感器、数字式太阳敏感器和红外地球敏感器构成的卫星姿态确定系统 ,提出采用联邦滤波器进行信息融合。设计了多敏感器信息融合的联邦滤波器结构和算法 ,推导了卫星姿态确定的误差状态方程和各子系统的量测方程... 详细信息

针对由惯性测量组件、星敏感器、数字式太阳敏感器和红外地球敏感器构成的卫星姿态确定系统 ,提出采用联邦滤波器进行信息融合。设计了多敏感器信息融合的联邦滤波器结构和算法 ,推导了卫星姿态确定的误差状态方程和各子系统的量测方程。仿真分析结果表明 ,采用联邦滤波器对多敏感器卫星姿态确定系统进行信息融合 ,能够以较小的计算量实现高精度的信息融合。

关键词：敏感器卫星姿态联邦滤波器设计卡尔曼滤波惯性测量

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弹载SINS四元数模约束下滤波空中对准

宇航学报 2016年第9期37卷 1107-1113页

作者：梅春波秦永元西北工业大学自动化学院西安710129

针对弹载SINS/GPS系统的空中对准,提出一种四元数模约束条件下的非线性滤波初始对准算法。首先,利用坐标变换和四元数姿态描述,将传统的强非线性滤波对准问题转化为一个二阶弱非线性滤波问题;其次,采用二阶扩展卡尔曼滤波(EKF)对二阶非... 详细信息

针对弹载SINS/GPS系统的空中对准,提出一种四元数模约束条件下的非线性滤波初始对准算法。首先,利用坐标变换和四元数姿态描述,将传统的强非线性滤波对准问题转化为一个二阶弱非线性滤波问题;其次,采用二阶扩展卡尔曼滤波(EKF)对二阶非线性部分进行处理,得到一种简洁的滤波对准方案;最后,推导了四元数模约束条件下滤波算法的最优实现,及反馈四元数估计结果时的闭环滤波形式。利用车载MEMS IMU/GPS系统,进行了初始对准的地面试验,结果表明,在车辆弱机动条件下,对准算法能够实现姿态和惯性器件误差的快速估计,实现惯导系统的对准。

关键词：空中对准模值约束准线性滤波二阶扩展卡尔曼滤波

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基于简易IMU的低成本列车定位系统研究

铁道学报 2006年第6期28卷 73-78页

作者：杨波秦永元柴艳西北工业大学自动化学院陕西西安710072 西北工业大学材料学院陕西西安710072

针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由... 详细信息

针对我国当前列车定位技术中存在的不足,并结合列车定位的使用环境和实际需要,忽略列车的海拔高度、天向速度和部分姿态角信息,对传统惯性导航系统进行了简化设计,提出了一种低成本的简易惯性测量装置(简易IMU)。文中仅采用一个单自由度陀螺仪和两个加速度计作为惯性测量器件,构成简易IMU,通过导航解算获得列车的即时速度和位置,从而实现列车的导航定位。文中设计了该简易IMU的系统结构,并经详细推导获得其导航定位解算方法。仿真结果表明,该简易IMU能够全天候地对列车进行连续可靠的自主导航定位,导航信息全面且定位精度较高,并显著地降低系统的成本、复杂性和计算量,为解决现有列车定位技术中存在的问题,进行了有益的尝试。

关键词：列车定位系统惯性导航系统(INS) 惯性测量装置(IMU) 四元数

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车载航位推算系统误差补偿技术研究

西北工业大学学报 2006年第1期24卷 26-30页

作者：严恭敏秦永元杨波西北工业大学自动化学院陕西西安710072

车载航位推算系统算法简单并且容易实现误差补偿。当惯组(IMU)安装到载车上存在安装误差时,推导了航位推算(DR)算法和航位推算误差,并对航位推算误差进行了详细分析,得出航位推算轨迹和真实轨迹相似的原理。基于相似性原理阐述了利用设... 详细信息

车载航位推算系统算法简单并且容易实现误差补偿。当惯组(IMU)安装到载车上存在安装误差时,推导了航位推算(DR)算法和航位推算误差,并对航位推算误差进行了详细分析,得出航位推算轨迹和真实轨迹相似的原理。基于相似性原理阐述了利用设定路标和零速修正(ZUPT)等方法对各种误差进行补偿的算法。跑车试验验证了航位推算算法和误差补偿的正确性和有效性。

关键词：航位推算误差补偿路标零速修正

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车载简易惯性测量装置的误差建模与仿真

系统仿真学报 2007年第3期19卷 510-513,518页

作者：杨波秦永元柴艳西北工业大学自动化学院陕西西安710072 西北工业大学材料学院陕西西安710072

提出了一种用于列车定位的车载简易惯性测量装置(IMU),给出了其系统安装结构与导航定位解算方法,并分析了该系统的误差源,进而在此基础上推导获得了其系统误差模型。计算机仿真结果表明,所建立的IMU系统误差模型能够准确地描述出测量器... 详细信息

提出了一种用于列车定位的车载简易惯性测量装置(IMU),给出了其系统安装结构与导航定位解算方法,并分析了该系统的误差源,进而在此基础上推导获得了其系统误差模型。计算机仿真结果表明,所建立的IMU系统误差模型能够准确地描述出测量器件误差对整个系统测量结果的影响,从而为车载简易IMU的工程应用垫定了理论基础。

关键词：列车定位惯性测量装置(IMU) 惯性器件误差模型

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间接解析自对准算法误差分析

系统工程与电子技术 2013年第3期35卷 586-590页

作者：吴枫秦永元周琪西北工业大学自动化学院陕西西安710072

针对基于重力加速度矢量积分的间接解析对准算法,详细分析了惯性器件误差和线运动干扰对其对准精度的影响,推导了各项误差和对准失准角之间的解析表达式。分析结果表明,间接解析对准算法将传统解析对准算法中对角干扰的敏感转化为对线... 详细信息

针对基于重力加速度矢量积分的间接解析对准算法,详细分析了惯性器件误差和线运动干扰对其对准精度的影响,推导了各项误差和对准失准角之间的解析表达式。分析结果表明,间接解析对准算法将传统解析对准算法中对角干扰的敏感转化为对线干扰的敏感,可有效实现晃动基座条件下的初始对准,并可从初始姿态估值变化率中估计出陀螺漂移。在上述分析基础上,通过比较角干扰和线干扰对方位对准精度的不同影响,设计了不同干扰下传统解析对准和间接解析对准的选择准则。最后通过3组仿真实验验证了上述结论的合理性。

关键词：间接解析自对准误差特性陀螺漂移线干扰