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捷联惯性组合误差模型相关性分析方法

中国惯性技术学报 2014年第5期12卷 567-571页

作者：刘璠魏宗康北京航天控制仪器研究所北京100039

在实际应用中通过捷联惯性组合误差模型可以将测量值转换成载体导航解算的需要量,而误差模型中的误差系数一般通过标定试验获得。以往认为误差模型中各误差系数相互独立,但通过实际计算可以发现并非如此。为了考量各系数相关性关系,提... 详细信息

在实际应用中通过捷联惯性组合误差模型可以将测量值转换成载体导航解算的需要量,而误差模型中的误差系数一般通过标定试验获得。以往认为误差模型中各误差系数相互独立,但通过实际计算可以发现并非如此。为了考量各系数相关性关系,提出了一种相关性分析方法。首先,提出了捷联惯组加速度计输出方程。之后,运用统计学的相关方法计算出了各系数的相关系数和协方差矩阵,并推导出了测量值和误差系数的分布特性之间的关系。最后,通过加速度计组合的实际测试,分别计算了不包含和包含拟合残差的统计数值。通过与输出值进行比对,验证了相关性分析方法的正确性,并表明拟合残差对于统计特性的计算具有重要作用。

关键词：捷联惯性测量组合误差模型相关性协方差矩阵

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基于扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法

中国惯性技术学报 2021年第5期29卷 594-603页

作者：魏宗康高荣荣北京航天控制仪器研究所北京100854

传统的克雷洛夫角法经过三次坐标轴旋转后得到姿态矩阵,此方法的缺点是当中间角接近±90°时,会出现退化现象,且姿态解算精度与三次旋转顺序相关联。针对以上克雷洛夫角法的不足,提出一种基于四次旋转的扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算... 详细信息

传统的克雷洛夫角法经过三次坐标轴旋转后得到姿态矩阵,此方法的缺点是当中间角接近±90°时,会出现退化现象,且姿态解算精度与三次旋转顺序相关联。针对以上克雷洛夫角法的不足,提出一种基于四次旋转的扩展克雷洛夫角的全姿态导航解算方法。首先,由计算得到的四次旋转下的克雷洛夫角坐标变换矩阵和角速度方程判断四个角度存在的冗余性,并进行约束。其次,为了得到导航姿态的唯一响应,提出一种因果约束策略,对四个角度进行约束,最终得出仅以外环轴角为因变量的控制策略,进而完成全姿态导航解算。结合试验数据和综合仿真结果表明:当外环轴角在不同区域内采取不同的控制策略时,导航解算在全范围内不存在奇异值问题,且最终导航解算得到的四个姿态角误差小于7.2″,具备较高的精度。

关键词：四元数克雷洛夫角扩展克雷洛夫角双欧拉角全姿态导航

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一种GPS最优选星及伪距定位方法

中国惯性技术学报 2013年第2期21卷 209-213页

作者：段宇鹏魏宗康刘建波北京航天控制仪器研究所北京100854

在现有GPS的选星方法和伪距导航方程的基础上,提出了一种新的GPS选星方法和直接解算导航算法。先对现有的GDOP(几何精度因子)值选星法进行了简述,然后用卫星的仰角阀值筛选得到参与选星的卫星,再用星座四面体选星法进行最优选星,并提出... 详细信息

在现有GPS的选星方法和伪距导航方程的基础上,提出了一种新的GPS选星方法和直接解算导航算法。先对现有的GDOP(几何精度因子)值选星法进行了简述,然后用卫星的仰角阀值筛选得到参与选星的卫星,再用星座四面体选星法进行最优选星,并提出了一种直接定位解算算法。最后用GPS星历数据进行选星试验,试验结果表明,四面体选星法计算简单有效,与现有的GDOP值选星法结果完全一致,直接定位解算算法精度可以达到10 m级,并且快速直接,对GPS的高精度快速定位具有参考意义。

关键词：全球定位系统几何精度因子最优选星伪距定位

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惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性

中国惯性技术学报 2016年第5期24卷 666-671页

作者：魏宗康黄云龙北京航天控制仪器研究所

惯性测量系统火箭橇试验过程中,惯性测量系统根据试验要求安装于减振平板上,而减振平板通过金属减振器安装于橇体上。通过振动传感器实时测量和记录橇体、减振平板和惯性测量系统的振动和冲击信号,待试验结束后读取记录存储的数据并进... 详细信息

惯性测量系统火箭橇试验过程中,惯性测量系统根据试验要求安装于减振平板上,而减振平板通过金属减振器安装于橇体上。通过振动传感器实时测量和记录橇体、减振平板和惯性测量系统的振动和冲击信号,待试验结束后读取记录存储的数据并进行振动量级、振动传递和减振效果分析。提出了一种描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的方法,包括振动谱图例对比、振动谱比值对比和基于AR模型幅值修正的传递函数描述方法。通过对各部分数据进行比较,验证了数据处理方法的正确以及描述惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性的有效性。

关键词：惯性测量系统火箭橇试验振动传递特性 AR模型

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石英加速度计误差系数显著性分析

中国惯性技术学报 2011年第5期19卷 615-620页

作者：刘建波魏宗康北京航天控制仪器研究所北京100854

捷联系统传统标定误差系数的过程中,由于激励不足等试验条件的限制,并非所有被标定的误差系数均具有可信度,因此有必要对试验结果进行分析,剔除不可信的误差系数,简化误差模型。重力场试验是常用的误差分离试验之一,在此试验条件下,我... 详细信息

捷联系统传统标定误差系数的过程中,由于激励不足等试验条件的限制,并非所有被标定的误差系数均具有可信度,因此有必要对试验结果进行分析,剔除不可信的误差系数,简化误差模型。重力场试验是常用的误差分离试验之一,在此试验条件下,我们以石英加速度计为对象,提出了一套误差系数显著性分析方法,对石英加速度计误差模型及其系数进行分析,找出了不可信的误差系数。最后通过重复性试验对此方法进行验证,重复性试验结果与显著性分析结果完全一致,证实了此方法的可行性。由于此方法的通用性,在其他试验条件下的误差分离试验中仍可运用。

关键词：石英加速度计重力场试验显著性分析重复性试验验证

一种基于因果关系的惯性制导工具误差系数分离方法

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导航与控制 2022年第1期21卷 32-40页

作者：魏宗康郭镇净北京航天控制仪器研究所北京100039

由于惯性测量系统误差模型的环境函数矩阵存在复共线性问题,所以无法采用最小二乘方法求解出误差系数。针对该问题,首先给出了几种传统的工具误差系数分离方法并进行了验证,但都无法准确估计结果。然后,提出了一种基于因果关系的惯性制... 详细信息

由于惯性测量系统误差模型的环境函数矩阵存在复共线性问题,所以无法采用最小二乘方法求解出误差系数。针对该问题,首先给出了几种传统的工具误差系数分离方法并进行了验证,但都无法准确估计结果。然后,提出了一种基于因果关系的惯性制导工具误差系数分离方法,引入相关系数对相互关联的系数进行重新整合,构造出新的误差模型。最后,进行了方法验证,不仅大幅度降低了结构维数,还克服了传统方法不能精确求解的缺点,有助于提升惯性制导精度。

关键词：因果关系相关系数惯性制导工具误差参数估计

四轴陀螺稳定平台分区离散变结构控制策略及优化方法

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飞控与探测 2023年第4期6卷 1-9页

作者：魏宗康高荣荣北京航天控制仪器研究所北京100854

为了有效提高四轴陀螺稳定平台伺服系统全姿态控制精度,针对变结构分区控制过程中台体大角度晃动问题,提出一种优化的四轴陀螺稳定平台控制回路分区离散变结构控制策略。在分析四轴平台框架系统运动学方程的基础上,给出了随动式分区离... 详细信息

为了有效提高四轴陀螺稳定平台伺服系统全姿态控制精度,针对变结构分区控制过程中台体大角度晃动问题,提出一种优化的四轴陀螺稳定平台控制回路分区离散变结构控制策略。在分析四轴平台框架系统运动学方程的基础上,给出了随动式分区离散变结构控制策略,通过分析执行机构与被控角速度之间的相关程度,对随动式分区离散变结构控制策略进行优化。为了进一步减小变换区域时的切换扰动,在随动式分区离散变结构控制基础上提出一种稳定式分区离散变结构控制方法,对变结构区域进行了整合和优化,有效避免了运动状态在不同区域之间切换造成的台体晃动。仿真结果表明,随动式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小63.5%,Y方向台体晃动角速度减小84.5%;稳定式分区离散变结构控制策略优化前后相比,X方向台体晃动角速度减小29.0%,Y方向台体晃动角速度减小57.3%,有效减小了平台台体在变结构控制切换过程中的晃动,提高了控制精度。

关键词：四轴陀螺稳定平台伺服回路解耦变结构控制分区控制区域优化

平顶山某矿丁6-31030工作面瓦斯异常特征及诊断准则研究

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平顶山某矿丁6-31030工作面瓦斯异常特征及诊断准则研究

作者：魏宗康中国矿业大学

学位级别：硕士

煤矿井下瓦斯浓度是监测监控的重中之重,但是针对瓦斯监测数据异常的问题,目前主要依靠人工判断与决策,对数据特征的分析与利用不足,且存在滞后性,海量的瓦斯监测数据尚有极大的研究空间。本文就平顶山某矿丁6-31030工作面为例,对其瓦... 详细信息

煤矿井下瓦斯浓度是监测监控的重中之重,但是针对瓦斯监测数据异常的问题,目前主要依靠人工判断与决策,对数据特征的分析与利用不足,且存在滞后性,海量的瓦斯监测数据尚有极大的研究空间。本文就平顶山某矿丁6-31030工作面为例,对其瓦斯监测数据进行分析和挖掘,通过分析监测数据的稳定性,并对其进行预处理,发现其数据特征,研究瓦斯异常类型的识别方法,同时设计了基于时空相关性的辅助决策系统。通过三次平滑法、移动平均线法和AR模型法等对非正常监测数据进行与处理后,分析瓦斯监测数据的稳定性,确定了最佳稳定周期30d、最短稳定周期16d。通过分析瓦斯监测数据的特征确定了7种表现模式及其成立条件。在确定了7种易发生在回采工作面的瓦斯类型后,根据进一步的研究,发现每种异常对应的表现模式,并确定了每种异常的诊断准则。采用神经网络的方法对瓦斯监测数据进行异常识别,通过其较高的准确率验证了诊断准则的准确性。进而编程实现了瓦斯异常类型的实时诊断,准确率较高。通过寻找最大相关性的方法,确定了不同位置瓦斯监测数据的滞后时间,并将其运用到辅助决策,一方面提高了诊断准则的准确率;另一方面,对无法识别的瓦斯异常提供了辅助决策,最终构成了瓦斯异常类型的在线识别和辅助决策。研究结果对于地面人员判断回采工作面安全形势以及井下作业活动有一定的实际意义和科学价值。

关键词：回采工作面瓦斯监测数据特征异常识别时空相关性辅助决策

基于三维空间椭球概率误差的落点精度评定方法

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中国惯性技术学报 2018年第5期26卷 686-691页

作者：魏宗康高荣荣周姣江麒北京航天控制仪器研究所北京100854

针对惯性导航系统和弹道导弹等武器系统在三维空间中的落点精度评定方法较为欠缺、不完善且尚无一般性表达式等问题,提出了一种三维空间椭球概率误差精度评估模型,并给出了表征三维空间落点精度的一般表达式。针对实际落点在空中不同方... 详细信息

针对惯性导航系统和弹道导弹等武器系统在三维空间中的落点精度评定方法较为欠缺、不完善且尚无一般性表达式等问题,提出了一种三维空间椭球概率误差精度评估模型,并给出了表征三维空间落点精度的一般表达式。针对实际落点在空中不同方向上可能存在着不均匀性的情形,即落点在不同坐标轴上呈非等标准误差分布,通过建立一般椭球概率误差模型,将落点在不同方向的密集度展现出来;针对实际落点分布存在一定的方向相关性,即不同方向轴上的落点位置标准差互相关联,通过一个三次坐标轴旋转矩阵,将落点分布的方向相关转化为非相关。通过仿真验证,椭球概率误差模型能非常直观、准确地评估导弹在空中的落点精度,并且经过三次坐标轴旋转得到的六参数椭球概率误差模型,其落点位置标准方差唯一,同时所得椭球体积最小。因此,六参数描述的椭球概率误差模型对实际复杂情形下的三维空间落点精度评估具有很好的通用性与适应性。

关键词：落点精度球概率误差椭球概率误差相关性方向性非等标准误差