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里程计辅助的车载SINS行进间对准方法

系统工程与电子技术 2023年第6期45卷 1805-1813页

作者：薛海建王涛蔡星会王金涛江英火箭军工程大学核工程学院陕西西安710025 中国人民解放军78092部队四川成都610031

针对全球定位系统(global positioning system, GPS)信号易缺失且在战时难以保证可靠性的实际情况,为实现车载武器系统快速发射和自主对准的要求,提出了一种里程计辅助的车载捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SI... 详细信息

针对全球定位系统(global positioning system, GPS)信号易缺失且在战时难以保证可靠性的实际情况,为实现车载武器系统快速发射和自主对准的要求,提出了一种里程计辅助的车载捷联惯性导航系统(strapdown inertial navigation system, SINS)行进间对准算法。该算法推导了一种载体坐标系下的系统量测方程,相比现有的导航坐标系下的量测方程,具有更好的性能;同时,为保证对准算法的鲁棒性,设计了一种里程计两级故障检测隔离方案,可有效对里程计故障信息进行检测,并自适应地给出相应的应对策略,实现容错对准。算法的可行性和有效性通过数值仿真和跑车实验进行了验证。验证结果表明,新算法可以很好地隔离故障量测信息,在陀螺零偏稳定性为0.005°/h时,600 s的姿态对准精度优于0.01°,方位对准精度优于0.05°,可以满足系统行进间对准的要求。

关键词：捷联惯性导航系统里程计行进间对准故障检测

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GNSS辅助捷联惯导行进间对准自适应滤波方法

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中国惯性技术学报 2016年第5期24卷 577-582页

作者：刘斌穆荣军赵杨杨米长伟崔乃刚哈尔滨工业大学航天学院哈尔滨150001 中国兵器工业集团国营第624厂哈尔滨150001

针对车载武器系统快速发射需求,提出一种基于GNSS辅助的捷联惯导行进间对准自适应滤波方法。该方法把行进间传递对准分为粗对准与精对准两个阶段。粗对准阶段以GNSS为观测基准完成对捷联惯导姿态的粗捕获,降低初始偏差不确定性对于精对... 详细信息

针对车载武器系统快速发射需求,提出一种基于GNSS辅助的捷联惯导行进间对准自适应滤波方法。该方法把行进间传递对准分为粗对准与精对准两个阶段。粗对准阶段以GNSS为观测基准完成对捷联惯导姿态的粗捕获,降低初始偏差不确定性对于精对准阶段的影响。在精对准阶段,考虑到车载系统的运动特性,提出一种"水平+方位"行进间对准双滤波器并行的设计思路,利用车载系统在不同时间段的动力学特性,对三轴姿态估计进行分时解耦,实现初始姿态的高精度估计;与此同时,引入协方差成形自适应调节过程,以最小化Frobenius范数为优化指标,实现对行进间对准卡尔曼滤波器的自适应调节,增强系统鲁棒性。数值仿真表明,协方差成形自适应卡尔曼滤波方法能够有效保证系统在全运动剖面内的稳定,结合双滤波器并行方案能够有效解决行进间对准精度不高与稳定性欠佳等问题,水平对准精度优于1.5′(1σ),方位对准精度优于6′(1σ)。

关键词：行进间对准协方差成形自适应滤波 Frobenius范数分时解耦

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基于逆向Kalman滤波的行进间对准

中国惯性技术学报 2020年第6期28卷 723-728页

作者：王东升何光宇姜希会天津航海仪器研究所天津300131 中国船舶集团有限公司北京100097

为实现车载捷联惯导行进间对准的快速性和高精度,提出一种基于逆向Kalman滤波算法的行进间对准方案。与传统的先粗对准再精对准的两段式对准法不同,所提出的方案将整个对准过程中采集存储的数据同时用于粗对准和精对准。在对准结束前使... 详细信息

为实现车载捷联惯导行进间对准的快速性和高精度,提出一种基于逆向Kalman滤波算法的行进间对准方案。与传统的先粗对准再精对准的两段式对准法不同,所提出的方案将整个对准过程中采集存储的数据同时用于粗对准和精对准。在对准结束前使用逆向Kalman滤波对系统状态进行回溯估算,利用初始时刻的已知信息对系统进行补偿校正后,再正向组合导航至对准结束。通过对整个过程中采样数据的分时复用,达到无需静态粗对准,也无需再次位置校正的目的,降低了对车辆运动条件的约束,显著提高了车辆的机动性。跑车试验表明:该方案可以在10 min内完成初始对准,并达到较高的定向和定位精度,航向误差为0.042°(1σ),定位误差为5.99 m(RMS)。

关键词：捷联惯导行进间对准逆向Kalman滤波里程计

一种用于SINS行进间对准的模糊抗野值滤波算法

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宇航学报 2020年第4期41卷 447-455页

作者：邵海俊缪玲娟郭岩冰北京理工大学自动化学院北京100081

针对观测存在野值的非线性系统滤波问题,本文综合运用多高斯和近似算法(GSA)、贝叶斯公式、马尔科夫链蒙特卡洛算法(MCMC)以及集合卡尔曼滤波算法(EnKF)设计了一种能从状态后验分布中抽取粒子的改进粒子滤波算法,并根据模糊理论为此改... 详细信息

针对观测存在野值的非线性系统滤波问题,本文综合运用多高斯和近似算法(GSA)、贝叶斯公式、马尔科夫链蒙特卡洛算法(MCMC)以及集合卡尔曼滤波算法(EnKF)设计了一种能从状态后验分布中抽取粒子的改进粒子滤波算法,并根据模糊理论为此改进算法设计了模糊抗野值功能,从而提出了模糊抗野值集合粒子滤波算法,命名为REnPF。GPS辅助SINS行进间对准的仿真实验表明,REnPF能够很好地避免虚警、漏检问题,并能提供良好的滤波精度。

关键词：集合粒子滤波抗野值滤波模糊理论行进间对准

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基于强跟踪滤波的车载行进间对准

中国惯性技术学报 2015年第2期23卷 141-144页

作者：赵小明赵帅郭永刚王晓亮周凌峰王强天津航海仪器研究所天津300131 哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨150001 北京总装北京军事代表局驻天津地区军事代表室天津300131

针对车载行进间对准过程中存在复杂路面和未知干扰的情况,提出基于强跟踪滤波的里程计辅助车载捷联惯导行进间对准方法。采用多重渐消因子的强跟踪滤波器进行车载行进间精对准。多重渐消因子的强跟踪滤波器利用卡尔曼滤波取得最佳增益... 详细信息

针对车载行进间对准过程中存在复杂路面和未知干扰的情况,提出基于强跟踪滤波的里程计辅助车载捷联惯导行进间对准方法。采用多重渐消因子的强跟踪滤波器进行车载行进间精对准。多重渐消因子的强跟踪滤波器利用卡尔曼滤波取得最佳增益时残差序列互不相关的性质,在线自适应地调整渐消因子,对未知干扰有较强的鲁棒性。建立行进间对准的状态方程与观测方程,针对三种不同路况进行了8次跑车行进间对准试验。试验结果表明:强跟踪滤波能适应恶劣复杂路况;精对准后航向误差(1?)≤3.6′,满足指标要求。

关键词：捷联惯导系统行进间对准卡尔曼滤波多渐消因子强跟踪滤波

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里程计辅助陆用惯导行进间对准方法

中国惯性技术学报 2012年第2期20卷 140-145页

作者：肖烜王清哲付梦印张继伟北京理工大学自动化学院北京100081

行进间对准技术能够使惯导在运动状态下完成系统初始化,它对于提高载体机动能力具有重要作用。与静基座对准不同,行进间对准通常需要利用外部设备(在陆用导航领域,通常使用GPS或里程计)提供载体运动信息对惯性导航系统输出进行补偿和修... 详细信息

行进间对准技术能够使惯导在运动状态下完成系统初始化,它对于提高载体机动能力具有重要作用。与静基座对准不同,行进间对准通常需要利用外部设备(在陆用导航领域,通常使用GPS或里程计)提供载体运动信息对惯性导航系统输出进行补偿和修正。由于里程计辅助的行进间对准具有全自主的特点,因而被广泛采用。本文通过对里程计误差进行合理建模,并采用位移增量匹配方法实现了里程计和惯导系统的组合。同时,针对复杂路面环境下由于车体侧滑、空转等造成里程计测量失准等故障现象进行有效诊断,以此提高了组合导航系统的可靠性。通过行进间对准试验,结果表明由里程计辅助的惯导系统经过10 min初始对准,航向误差小于0.05°,精度和静基座相当。

关键词：惯性导航系统里程计行进间对准信息融合

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车载激光捷联惯导系统行进间对准方法

激光与光电子学进展 2021年第6期58卷 355-363页

作者：杨晨蔡远文史美玲王怀鹏辛朝军航天工程大学宇航科学与技术系北京101400

针对车载激光捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低的问题,提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法。针对行进间对准过程中存在的晃动干扰,采用惯性系下的姿态实时... 详细信息

针对车载激光捷联惯导系统行进间对准过程中晃动干扰、惯性器件常值误差等导致的对准精度降低的问题,提出了一种基于旋转调制的抗干扰车载激光捷联惯导系统行进间对准方法。针对行进间对准过程中存在的晃动干扰,采用惯性系下的姿态实时更新方法跟踪姿态变化,以克服角晃动干扰,并对比力方程进行积分以减小线振动干扰,同时结合姿态最优估计求得起始时刻的姿态,在更新方向余弦阵过程中,采用“单子样+前一周期”的等效旋转矢量算法减小不可交换误差对姿态解算精度的影响。接着采用单轴连续旋转调制方法实现对惯性器件常值误差的自补偿。仿真结果表明,该自主初始对准方法能够在行进间对准过程中克服干扰,消除惯性器件常值误差的影响,提升对准精度。

关键词：遥感激光捷联惯导系统行进间对准等效旋转矢量旋转调制

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基于北斗卫星辅助的岸舰导弹行进间对准研究

兵器装备工程学报 2021年第10期42卷 205-210页

作者：李根吕卫民刘陵顺张天琦黎东臧恒波海军航空大学山东烟台264001 中国人民解放军77120部队成都621100

提出了一种车载北斗卫星导航系统辅助下的岸舰导弹行进间弹载惯导对准方案。建立了岸舰导弹弹载惯导系统行进间对准的模型,在北斗卫星导航系统辅助下,通过双矢量定姿的惯性系粗对准和基于协方差自适应卡尔曼滤波精对准,实现岸舰导弹行... 详细信息

提出了一种车载北斗卫星导航系统辅助下的岸舰导弹行进间弹载惯导对准方案。建立了岸舰导弹弹载惯导系统行进间对准的模型,在北斗卫星导航系统辅助下,通过双矢量定姿的惯性系粗对准和基于协方差自适应卡尔曼滤波精对准,实现岸舰导弹行进间对准,在岸舰导弹向发射场地的运动过程中实现弹载惯导对准。仿真试验表明:该方法在对准精度和对准时间方面均符合要求,能够很好地实现岸舰导弹弹载惯导系统快速发射和提高生存能力,可为岸舰导弹弹载捷联惯导系统在地面行进间对准的工程实现提供借鉴。

关键词：岸舰导弹弹载惯导系统行进间对准北斗卫星导航协方差自适应卡尔曼滤波

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一种里程计辅助车载捷联惯导行进间对准方法

导弹与航天运载技术 2013年第5期 44-50页

作者：陈鸿跃孙谦刘宇航北京航天发射技术研究所北京100076

提出一种车载捷联惯导行进间对准方法。以里程计信息为辅助,将行进间对准过程分为粗对准和精对准,以惯性坐标系作为捷联惯导解算的参考基准并借助里程计信息进行粗对准,采用10状态Kalman滤波器进行精对准,观测量采用捷联惯导解算的速度... 详细信息

提出一种车载捷联惯导行进间对准方法。以里程计信息为辅助,将行进间对准过程分为粗对准和精对准,以惯性坐标系作为捷联惯导解算的参考基准并借助里程计信息进行粗对准,采用10状态Kalman滤波器进行精对准,观测量采用捷联惯导解算的速度与里程计解算得到的速度之差。进行仿真试验和实车试验,试验结果表明:该方法实现了行进间初始对准,兼容静基座及晃动基座初始对准,对行车路线及行进方式不做要求,捷联惯导在25 min内实现了和静基座对准相同的精度,对准精度与对准的时间正相关,对准时间越长对准精度越高。

关键词：里程计辅助惯性坐标系 Kalman滤波行进间对准