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一种在线实时消除SINS陀螺常值漂移的方法

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仪器仪表学报 2008年第7期29卷 1350-1354页

作者：宫晓琳房建成北京航空航天大学北京100083

针对捷联惯性导航系统(SINS)中陀螺常值漂移存在逐次启动误差以及逐日漂移变化的问题,提出一种捷联状态下在线实时消除陀螺常值漂移的方法,通过附加一个监控陀螺,实现对SINS中导航陀螺常值漂移的在线测量与补偿。文中给出了该方法的理... 详细信息

针对捷联惯性导航系统(SINS)中陀螺常值漂移存在逐次启动误差以及逐日漂移变化的问题,提出一种捷联状态下在线实时消除陀螺常值漂移的方法,通过附加一个监控陀螺,实现对SINS中导航陀螺常值漂移的在线测量与补偿。文中给出了该方法的理论推导,并进行了误差分析。半物理仿真结果表明,该方法能够自主地在线测量SINS中导航陀螺逐次启动后的常值漂移量及其缓慢变化,并能够获得误差小于0.02°/h的陀螺常值漂移,可据此进行陀螺常值漂移的在线实时补偿,有效克服陀螺性能变化对SINS系统精度的影响,提高了SINS的精度。

关键词：陀螺监控捷联惯性导航系统常值漂移

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一种星图识别的星体图像高精度内插算法

北京航空航天大学学报 2005年第5期31卷 566-569页

作者：王广君房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

介绍了一种从星敏感器成像中高精度提取恒星位置和星等的方法.这种方法把星光成像看成是高斯点扩散函数模型,利用线性内插和最小二乘法方法,拟合得到高斯曲面参数.从高斯曲面模型中得到亚像素级的恒星位置和恒星星等.理论研究表明,曲面... 详细信息

介绍了一种从星敏感器成像中高精度提取恒星位置和星等的方法.这种方法把星光成像看成是高斯点扩散函数模型,利用线性内插和最小二乘法方法,拟合得到高斯曲面参数.从高斯曲面模型中得到亚像素级的恒星位置和恒星星等.理论研究表明,曲面拟合法提取的星体位置精度高于传统的质心法.由于直接进行高斯曲面拟合计算非常复杂,为了简化计算,利用了星体成像点附近x ,y方向的非线性插值方法,分别得到不同的曲面系数.仿真结果显示,在信噪比小于0 . 0 5时,定位精度小于1 /2 0像素,星等误差小于5 % .

关键词：星等最小二乘法星敏感器星图识别插值

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小型动调陀螺随机误差建模与滤波方法研究

仪器仪表学报 2007年第7期28卷 1286-1289页

作者：张延顺房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

为了抑制动力调谐陀螺的随机漂移,采取时间序列分析的方法,分析了φ35小型动力调谐陀螺仪输出数据的平稳性,建立了其随机漂移的自回归求和滑动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型。以所建模型作为状态方程、实... 详细信息

为了抑制动力调谐陀螺的随机漂移,采取时间序列分析的方法,分析了φ35小型动力调谐陀螺仪输出数据的平稳性,建立了其随机漂移的自回归求和滑动平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型。以所建模型作为状态方程、实际测量数据作为量测值,设计了卡尔曼滤波器,并应用卡尔曼滤波器对实际测量的动力调谐陀螺输出数据进行了滤波,处理后陀螺随机漂移仅为原数据的46.7%。结果表明,滤波方法能有效地抑制陀螺的随机漂移,同时也验证了所建模型的正确性和有效性。此方法也可应用于其他类型陀螺的输出数据处理。

关键词：动力调谐陀螺仪非平稳时间序列 ARIMA模型卡尔曼滤波器

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基于预测滤波的捷联惯导任意双位置对准方法

北京航空航天大学学报 2008年第5期34卷 533-536,563页

作者：宫晓琳房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

针对捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertial Navigation System)在大失准角情况下的初始对准问题,建立基于加性四元数误差模型的非线性滤波方程,并提出一种基于模型预测滤波(MPF,Model Predictive Filter)与扩展卡尔曼滤波(EKF,Exte... 详细信息

针对捷联惯性导航系统(SINS,Strapdown Inertial Navigation System)在大失准角情况下的初始对准问题,建立基于加性四元数误差模型的非线性滤波方程,并提出一种基于模型预测滤波(MPF,Model Predictive Filter)与扩展卡尔曼滤波(EKF,Extended Kalman Fil-ter)相结合的地面任意双位置初始对准方法.该方法将部分惯性器件误差作为模型误差,在线实时估计并修正系统模型,提高了状态估计的精度,并克服了将模型误差假设为高斯白噪声的局限性.半物理仿真结果表明,该方法有效提高了SINS姿态误差角的估计精度,而且也降低了系统状态变量的维数,提高了对准解算的实时性.

关键词：惯性导航系统对准预测非线性滤波

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基于无陀螺微惯性测量单元的惯性恒星罗盘

北京航空航天大学学报 2007年第11期33卷 1277-1280页

作者：秦杰房建成盛蔚北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

为满足微纳航天器对姿态确定系统的体积、重量、功耗、精度等严格要求,提出用无陀螺微惯性测量单元(GFMIMU,Gyroscope-Free Micro Inertial Measurement Unit)和星敏感器组成惯性恒星罗盘(ISC,Inertial Stellar Compass)的姿态确定方案... 详细信息

为满足微纳航天器对姿态确定系统的体积、重量、功耗、精度等严格要求,提出用无陀螺微惯性测量单元(GFMIMU,Gyroscope-Free Micro Inertial Measurement Unit)和星敏感器组成惯性恒星罗盘(ISC,Inertial Stellar Compass)的姿态确定方案.根据无陀螺的测量原理建立了ISC的状态方程,将星敏感器的姿态测量信息作为观测量,修正GFMIMU长时间工作误差的积累.利用卡尔曼滤波器对ISC的定姿误差进行估计,并采用可观测性分析理论证明滤波器的滤波稳定性.最后,对ISC进行了系统仿真,仿真结果证明ISC可以满足微纳航天器的使用要求.

关键词：姿态确定惯性恒星罗盘微惯性测量单元无陀螺

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基于Hausdorff距离的星图识别方法

北京航空航天大学学报 2005年第5期31卷 508-511页

作者：王广君房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

提出了一种新的星图识别方法,这种方法的基本思想是首先从星敏感器中提取全部星图信息,把提取的星图组成一个待识别数据集合B ,把全星图参考星库作为一个标准数据集合A ,然后,计算2个数据集合A ,B之间的相对Hausdorff距离,根据最小相对... 详细信息

提出了一种新的星图识别方法,这种方法的基本思想是首先从星敏感器中提取全部星图信息,把提取的星图组成一个待识别数据集合B ,把全星图参考星库作为一个标准数据集合A ,然后,计算2个数据集合A ,B之间的相对Hausdorff距离,根据最小相对距离得到待识别星的位置,其中A ,B分别由矢量坐标a ,b构成.与传统的星光角距识别方法不同,这种方法充分利用了星敏感器中的所有星的空间结构信息,所以,它对各种噪声干扰具有很强的鲁棒性.半物理仿真实验结果表明,在具有强的随机噪声、星图畸变和一定数目的流星干扰情况下,这种方法具有很好的识别效果.

关键词：航天器天文导航星敏感器 Hausdorff距离星图识别

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一种AMR磁罗盘的误差建模与校准方法

北京航空航天大学学报 2009年第1期35卷 104-107页

作者：孙宏伟房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

针对传统磁罗盘硬磁校准时容易受到外界干扰,标定校准为相对值的问题,详细分析了AMR(Anisotropic Magneto Resistance,各向异性磁阻效应)磁罗盘的系统误差并建立其误差模型,提出了标量校准方法用于磁罗盘的硬磁标定校准.与传统方法相比... 详细信息

针对传统磁罗盘硬磁校准时容易受到外界干扰,标定校准为相对值的问题,详细分析了AMR(Anisotropic Magneto Resistance,各向异性磁阻效应)磁罗盘的系统误差并建立其误差模型,提出了标量校准方法用于磁罗盘的硬磁标定校准.与传统方法相比,该方法不需要确切的航向参考值,利用任意多位置下的大量测试数据通过迭代求取校准参数的最优解,通过施加约束避免校准过程中磁干扰的影响,并且校准值为绝对矢量.经过硬磁校准,磁罗盘航向精度提高7倍.实验结果验证了该方法的有效性和实用性.

关键词：磁罗盘标量校准硬磁误差

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UPF滤波参数对航天器天文导航性能的影响

中国空间科学技术 2010年第3期30卷 1-11页

作者：宁晓琳房建成马辛北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

对航天器天文导航这种模型非线性、噪声非高斯的系统,离散粒子滤波(UPF)具有比扩展卡尔曼滤波(EKF)、离散卡尔曼滤波(UKF)更高的精度。在基于UPF的航天器天文导航系统中,UPF滤波参数τ,Q和R以及粒子个数和重采样方法是影响系统导航精度... 详细信息

对航天器天文导航这种模型非线性、噪声非高斯的系统,离散粒子滤波(UPF)具有比扩展卡尔曼滤波(EKF)、离散卡尔曼滤波(UKF)更高的精度。在基于UPF的航天器天文导航系统中,UPF滤波参数τ,Q和R以及粒子个数和重采样方法是影响系统导航精度的主要因素。文章通过计算机仿真系统研究了上述UPF滤波影响因素对航天器自主天文导航系统性能的影响,并对结果进行了分析。该文可为基于UPF的航天器自主天文导航系统的参数设置提供参考和依据。

关键词：天文导航离散粒子滤波滤波参数航天器

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航天器天文导航中星敏感器最佳安装方位研究

北京航空航天大学学报 2006年第1期32卷 22-26页

作者：宋利芳房建成北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100083

航天器自主天文导航中,通常用星敏感器和地平仪测量的星光角距作为观测量,星敏感器安装方位角是影响导航精度的一个重要因素.针对星光角距作为观测量的自主天文导航方法,分别采用扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)和Unscented... 详细信息

航天器自主天文导航中,通常用星敏感器和地平仪测量的星光角距作为观测量,星敏感器安装方位角是影响导航精度的一个重要因素.针对星光角距作为观测量的自主天文导航方法,分别采用扩展卡尔曼滤波EKF(Extended Kalman Filter)和Unscented卡尔曼滤波UKF(Unscented Kalman Filter)2种滤波方法进行仿真计算,研究了星敏感器安装方位角对导航精度的影响规律,得出星敏感器的最佳安装方位角,并考察了其在不同轨道参数下的适用性,为星敏感器的安装和星敏感器视场内观测星的选取提供了依据.仿真计算表明,本结论对其它利用“星光+地平”的自主导航方法也适用.

关键词：导航天文航天器敏感器安装优化