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摇摆基座上基于信息的捷联惯导粗对准研究 被引量：131
1
作者 秦永元 严恭敏 +1 位作者 顾冬晴 郑吉兵 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期681-684,共4页
舰船的摇摆使陀螺无法测出地球自转角速度,无法根据陀螺和加速度计的输出直接计算出姿态阵。针对这一问题,提出了基于重力加速度的粗对准算法。该算法中,姿态阵分散成4个矩阵求取,所利用的信息为:摇摆基座姿态变化信息;重力加速度相对... 舰船的摇摆使陀螺无法测出地球自转角速度,无法根据陀螺和加速度计的输出直接计算出姿态阵。针对这一问题,提出了基于重力加速度的粗对准算法。该算法中,姿态阵分散成4个矩阵求取,所利用的信息为:摇摆基座姿态变化信息;重力加速度相对惯性空间随地球旋转引起的方向变化信息;地球自转信息;地理信息。算法的巧妙之处是应用惯性凝固假设,建立了基座惯性坐标系ib0,使舰体相对ib0坐标系的姿态阵初值成为单位阵,从而使姿态更新解算成为可能。仿真结果表明,在舰船横摇、纵摇、艏摇幅值分别为10°、7°和5°,周期分别为6 s、5 s和7 s,横荡、纵荡、垂荡幅值分别为0.02 m、0.03 m和0.3 m,周期分别为7 s、6 s和8 s的环境下,由50个样本确定的东、北、天向失准角的均值分别为2.01′-、1.38′和-0.20,°相对的标准差为0.26′、0.21′和1.3,°在此基础上完全可以实现精对准。 展开更多
关键词 摇摆基座 捷联惯导 粗对准 重力加速度
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舰载机捷联惯导自对准方案设计与仿真 被引量：18
2
作者 秦永元 朱新颖 +1 位作者 赵长山 白亮 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期28-33,共6页
舰船因风浪影响而产生大幅摇摆,使陀螺测量到的地球自转角速度信噪比大幅度下降,从而给舰载机的初始对准带来困难。针对这一问题,提出了利用惯性空间中地球重力加速度信息的捷联惯导自主粗对准方法,以及基于模糊自适应卡尔曼滤波的自主... 舰船因风浪影响而产生大幅摇摆,使陀螺测量到的地球自转角速度信噪比大幅度下降,从而给舰载机的初始对准带来困难。针对这一问题,提出了利用惯性空间中地球重力加速度信息的捷联惯导自主粗对准方法,以及基于模糊自适应卡尔曼滤波的自主精对准方法。粗对准算法中采用了惯性凝固假设,建立了载体惯性坐标系ib0,使舰载机相对ib0坐标系的姿态阵初值成为单位阵,并将姿态阵分散为四个矩阵求解;考虑了舰载机的地理信息、地球的自转、对准初始时刻舰载机相对地球的相对位置,及舰载机相对ib0系的姿态变化等信息,使姿态更新解算成为可能,从而隔离了舰船晃动。精对准中设计了一种模糊自适应卡尔曼滤波器,有效抑制量测中含有的不确定性干扰。理论分析和仿真结果表明,该运动基座上捷联惯导自对准方法能有效地解决舰船系泊和等速航行状态下舰载飞行器的初始对准问题。 展开更多
关键词 摇摆基座 捷联惯导 粗对准 精对准 重力加速度
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捷联惯导姿态更新的四子样旋转矢量优化算法研究 被引量：32
3
作者 秦永元 张士邈 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2001年第4期1-7,共7页
介绍了捷联惯导姿态更新算法中的旋转矢量算法,分析了锥运动环境下数学平台的算法漂移,提出了通过求解矛盾方程组实现四子样旋转矢量算法优化处理的新方法,并对单子样、双子样、三子样、四子样的算法漂移作了对比计算。
关键词 捷联惯导 姿态更新 旋转矢量 四子样 优化算法 锥运动 矛盾方程组 算法漂移 不可交换性 陀螺
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捷联惯性系粗对准误差及数值问题分析 被引量：16
4
作者 秦永元 梅春波 白亮 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第6期648-652,共5页
针对捷联惯导系统惯性系粗对准算法的对准误差进行了详细地分析。首先,依据惯性器件输出模型和粗对准算法模型,经过严格数学推导,得到了对准误差的解析表达式。其次,从求解矩阵方程的角度考察粗对准过程,得出对准过程等效于病态方程组... 针对捷联惯导系统惯性系粗对准算法的对准误差进行了详细地分析。首先,依据惯性器件输出模型和粗对准算法模型,经过严格数学推导,得到了对准误差的解析表达式。其次,从求解矩阵方程的角度考察粗对准过程,得出对准过程等效于病态方程组的求解问题。理论分析表明,一方面惯性系粗对准算法的理论对准精度取决于惯性器件的精度,另一方面,对准误差上限取决于具体的算法和量测相对误差。在此基础上,进行了简单而有效的计算机仿真,结果与理论分析及工程经验吻合。 展开更多
关键词 捷联惯导 粗对准 对准误差 病态方程
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利用原子干涉仪实现高精度惯性测量 被引量：7
5
作者 秦永元 游金川 赵长山 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第2期244-248,共5页
综述了目前国内外正积极研制的原子干涉仪。它是建立在激光冷却、囚禁与操控原子理论基础上,利用原子本身作为自由下落的"测试物体"来测量仪器所受到的惯性力。这种新型惯性敏感器能以前所未有的精度同时测量物体的旋转角速... 综述了目前国内外正积极研制的原子干涉仪。它是建立在激光冷却、囚禁与操控原子理论基础上,利用原子本身作为自由下落的"测试物体"来测量仪器所受到的惯性力。这种新型惯性敏感器能以前所未有的精度同时测量物体的旋转角速度和线性加速度,并可通过原子对抛技术实现两种量测量的区分,这已为诸多实验所验证。报道了国内外原子干涉仪的最新研制进展。原子干涉仪的紧凑性和长时稳定性将使其在惯性测量领域获得更广泛的工程应用。 展开更多
关键词 原子干涉仪 惯性测量 冷原子 激光冷却 囚禁与操控原子
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传递对准在制导型多管火箭中的应用 被引量：7
6
作者 秦永元 游金川 宋勇 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2010年第4期565-567,共3页
以无控多管火箭制导化改造过程中弹载子惯导初始对准问题为背景,研究了利用火箭发射车高精度惯性导航系统作为主惯导,对多管火箭弹载子惯导同时进行传递对准的方案。详细推导了利用主、子惯导输出的姿态信息构造传递对准Kalman滤波量测... 以无控多管火箭制导化改造过程中弹载子惯导初始对准问题为背景,研究了利用火箭发射车高精度惯性导航系统作为主惯导,对多管火箭弹载子惯导同时进行传递对准的方案。详细推导了利用主、子惯导输出的姿态信息构造传递对准Kalman滤波量测方程。数学仿真结果表明,采用姿态匹配传递对准方案,仅利用多管火箭发射过程正常的俯仰、回转机动,在20 s内就能实现对弹载子惯导的初始对准和射前标定,对准精度达角分级,为提高制导型多管火箭发射精度提供了一种可行的思路。 展开更多
关键词 传递对准 姿态匹配 制导型多管火箭 射前标定
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容错组合导航系统联邦滤波器设计中的信息同步 被引量：11
7
作者 秦永元 牛惠芳 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期256-260,共5页
探讨了各子滤波器同步时间差及同步滤波信息的计算。仿真计算结果表明，经同步处理后，融合精度与理想情况即所有子滤波器完全同步时的精度十分接近。
关键词 容错 联邦滤波 信息融合 同步 组合导航系统
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联邦滤波理论在组合导航系统设计中的应用 被引量：12
8
作者 秦永元 牛惠芳 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1997年第3期1-5,共5页
为了解决导航信息大量冗余情况下组合导航系统计算量过大及故障数据互相污染的问题，本文探讨了具有容错结构的无复位联邦滤波器的设计方法，包括公共参考系统的选定及信息的合理分配原则，并对集中滤波器和联邦滤波器作了对比仿真计算... 为了解决导航信息大量冗余情况下组合导航系统计算量过大及故障数据互相污染的问题，本文探讨了具有容错结构的无复位联邦滤波器的设计方法，包括公共参考系统的选定及信息的合理分配原则，并对集中滤波器和联邦滤波器作了对比仿真计算。仿真结果表明：融合周期为滤波周期的１０倍时，联邦滤波精度与集中滤波精度几乎相同。 展开更多
关键词 容错组合导航 联邦滤波 融合 信息分配
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惯导速度辅助下GPS接收机码环的噪声响应和动态跟踪性能分析 被引量：4
9
作者 秦永元 俞济祥 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1990年第12期B564-B569,共6页
本文推导了C/A码信号相干和非相干接收的GPS接收机码环的动力学方程,分析了码环的噪声响应和动态跟踪性能对码环带宽的矛盾要求,并提出了解决矛盾的方法:惯导速度辅助。分析结果表明:窄带宽码环经精度为1nmile/h的惯导系统速度辅助后,... 本文推导了C/A码信号相干和非相干接收的GPS接收机码环的动力学方程,分析了码环的噪声响应和动态跟踪性能对码环带宽的矛盾要求,并提出了解决矛盾的方法:惯导速度辅助。分析结果表明:窄带宽码环经精度为1nmile/h的惯导系统速度辅助后,动态跟踪误差为无辅助时的1/1000,接收机将兼有抗强干扰和跟踪高动态的性能。 展开更多
关键词 接收机 GPS 码环 信噪比 跟踪性能
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系统故障检测理论在容错组合导航设计中的应用 被引量：4
10
作者 秦永元 牛惠芳 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第3期396-400,共5页
探讨了甄别故障子滤波器的两种有效方法：状态差异法和残差法，并通过计算机仿真对两种方法的检测效果作了比较。
关键词 容错组合导航 故障检测 残差 状态 飞机
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基于对偶法捷联惯导圆锥与划桨算法一般结果 被引量：5
11
作者 秦永元 石小稳 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2008年第1期34-38,共5页
首先,利用多项式拟合角速度和比力,得出任意子样数的陀螺角增量和加速度计速度增量的一般形式,进而经过一系列的数学形式的变换推导出了任意子样数圆锥效应补偿算法的通用形式;然后,介绍了对偶性原理。利用圆锥效应项与划桨效应项之间... 首先,利用多项式拟合角速度和比力,得出任意子样数的陀螺角增量和加速度计速度增量的一般形式,进而经过一系列的数学形式的变换推导出了任意子样数圆锥效应补偿算法的通用形式;然后,介绍了对偶性原理。利用圆锥效应项与划桨效应项之间的对偶性,通过一个简单的数学方程便可得到任意子样数划桨效应补偿算法的一般形式。这两种补偿算法中的系数均可用计算机简单的计算获得,无需人工的繁琐推导。而且上述方法分析推导过程简洁明了。最后,根据对偶原理给出了划桨效应补偿算法三子样和四子样的精度仿真结果。 展开更多
关键词 一般算法 圆锥效应 划桨效应 对偶性
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直升机海面悬停时精确高度的维纳滤波提取法 被引量：4
12
作者 秦永元 俞济祥 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1994年第11期1341-1347,共7页
研究了直升机作海面低高度（１５ｍ）悬停时获取精确高度的维纳滤波组合系统。高度量测来自捷联垂直加速度计和无线电高度表。维纳滤波器根据海浪、无线电高度表噪声和加速度计噪声三种随机干扰的功率谱采用伯特一香农设计法获得。对组... 研究了直升机作海面低高度（１５ｍ）悬停时获取精确高度的维纳滤波组合系统。高度量测来自捷联垂直加速度计和无线电高度表。维纳滤波器根据海浪、无线电高度表噪声和加速度计噪声三种随机干扰的功率谱采用伯特一香农设计法获得。对组合系统作了五种环境下的滤波仿真，结果表明：该系统既能有效滤除上述三种干扰，又能准确跟踪悬停高度的变化。 展开更多
关键词 维纳滤波 直升机 悬停 飞行力学
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精确制导火箭弹传递对准研究 被引量：2
13
作者 秦永元 刘洋 游金川 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2012年第11期20-23,28,共5页
以常规火箭弹制导化改造过程中弹载捷联惯导的初始对准为背景,研究了利用发射车车载高精度定位定向系统作为主惯导,对火箭弹捷联惯导进行传递对准的速度加姿态匹配方案,介绍了在三轴转台上进行实验验证的方法、过程和结果。实验结果表明... 以常规火箭弹制导化改造过程中弹载捷联惯导的初始对准为背景,研究了利用发射车车载高精度定位定向系统作为主惯导,对火箭弹捷联惯导进行传递对准的速度加姿态匹配方案,介绍了在三轴转台上进行实验验证的方法、过程和结果。实验结果表明,该方案对准精度高、对准时间短、对准机动要求简单,可以有效完成制导火箭弹捷联惯导的初始对准。 展开更多
关键词 制导多管火箭武器系统 传递对准 速度加姿态匹配
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捷联惯导系统初始对准的参数辨识法 被引量：7
14
作者 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1990年第1期1-16,共16页
本文研究了晃动基座上捷联惯导系统初始对准的参数辨识法。文中论述了捷联系统姿态误差角的变化规律、姿态误差角与速度误差量间的关系、双位置对准及陀螺测漂的原理及实现,介绍了两种实用的参数辨识的递推算法:递推最小二乘法和改良卡... 本文研究了晃动基座上捷联惯导系统初始对准的参数辨识法。文中论述了捷联系统姿态误差角的变化规律、姿态误差角与速度误差量间的关系、双位置对准及陀螺测漂的原理及实现,介绍了两种实用的参数辨识的递推算法:递推最小二乘法和改良卡尔曼滤波法,给出了若干组不同条件下的模拟结果,并提出了作者的一些看法。 展开更多
关键词 初始对准 捷联惯导系统 误差角 动基座 参数辨识 卡尔曼滤波法 递推最小二乘法 数学平台 递推算法 刻度系数
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捷联惯导系统中确保全姿态测量的软故障检测和隔离 被引量：2
15
作者 秦永元 牛惠芳 《宇航学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第2期61-67,共7页
本文探讨了最多有两个捷联陀螺发生软故障时的故障检测和隔离方法，给出了由奇偶向量确定的软故障χ２检验法，详细推导了两个陀螺都发生软故障时的极大似然故障隔离判决函数的计算公式，归纳出了对故障陀螺的隔离搜索算法。仿真结果表... 本文探讨了最多有两个捷联陀螺发生软故障时的故障检测和隔离方法，给出了由奇偶向量确定的软故障χ２检验法，详细推导了两个陀螺都发生软故障时的极大似然故障隔离判决函数的计算公式，归纳出了对故障陀螺的隔离搜索算法。仿真结果表明，即使故障量与漂移一样微小。 展开更多
关键词 软故障检测 捷联 惯性导航系统 全姿态测量
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惯导速度辅助下相干接收时GPS接收机码环的噪声响应和动态跟踪性能分析 被引量：1
16
作者 秦永元 俞济祥 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1991年第2期10-15,共6页
本文推导了GPS接收机相干接收C/A码信号时码环的动力学方程,分析了码环的噪声响应和动态跟踪性能对码环带宽的矛盾要求,并提出了解决矛盾的方法;惯导速度辅助。分析结果表明,窄带宽码环经精度为1海里/小时的惯导系统速度辅助后,对加速... 本文推导了GPS接收机相干接收C/A码信号时码环的动力学方程,分析了码环的噪声响应和动态跟踪性能对码环带宽的矛盾要求,并提出了解决矛盾的方法;惯导速度辅助。分析结果表明,窄带宽码环经精度为1海里/小时的惯导系统速度辅助后,对加速度机动的跟踪误差为无辅助时的千分之一,接收机将兼有抗强干扰和跟踪高动态的性能。 展开更多
关键词 GPS接收机 相干接收 性能分析 惯导系统 窄带宽 跟踪误差 非相干 动态跟踪 强干扰 信息辅助
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动力调谐陀螺挠性接头力学参数动态测试的频域辨识法 被引量：5
17
作者 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1998年第3期39-43,共5页
本文详细介绍了动力调谐陀螺挠性接头力学参数动态测试的频域辨识法。仿真结果表明，噪信比达到20％时，辨识的相对误差不超过10％。
关键词 快速傅氏变换(FFT) 动态测试 参数辨识 挠性接头
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国际惯性器件发展现状和趋势 被引量：7
18
作者 秦永元 《航空制造技术》 2008年第9期68-69,共2页
激光陀螺是当前惯性技术中的主流产品,但光纤陀螺正逐渐成熟,在部分应用中将逐步取代激光陀螺,微电子机械系统(MEMS)陀螺也逐渐在战术级应用中取代激光陀螺和光纤陀螺,这对于战术级激光陀螺和光纤陀螺来说都是极大的挑战。专家认为,将... 激光陀螺是当前惯性技术中的主流产品,但光纤陀螺正逐渐成熟,在部分应用中将逐步取代激光陀螺,微电子机械系统(MEMS)陀螺也逐渐在战术级应用中取代激光陀螺和光纤陀螺,这对于战术级激光陀螺和光纤陀螺来说都是极大的挑战。专家认为,将来有可能研发纳米微机电系统(NEMS)、光学NEMS甚至生物NEMS。 展开更多
关键词 惯性器件 微电子机械系统 激光陀螺 国际 光纤陀螺 NEMS 微机电系统 惯性技术
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机械系统动力学参数动态测试的频域辨识法 被引量：1
19
作者 秦永元 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 1997年第5期869-873,共5页
提出了机械系统动力学参数动态测试的频域辨识法。该法的要点为：计算机产生多谐差相激振信号，在该信号激励下机械系统产生与激振信号同周期的振动响应，对激励信号和响应信号作等间隔采样并作快速富里哀变换（ＦＦＴ），获得的频谱代... 提出了机械系统动力学参数动态测试的频域辨识法。该法的要点为：计算机产生多谐差相激振信号，在该信号激励下机械系统产生与激振信号同周期的振动响应，对激励信号和响应信号作等间隔采样并作快速富里哀变换（ＦＦＴ），获得的频谱代入机械系统的频域动力学方程，再用最小二乘法辨识出各参数。由于富里哀变换将时域内的微分运算转变成频域内的代数运算，从根本上避免了噪声的微分放大作用，并且由于对信号整周期截断时ＦＦＴ具有理想的选频滤波特性，所以该法具有很强的抗干扰性。本文以动力调谐陀螺的挠性接头为例，用仿真计算验证了该法的有效性。 展开更多
关键词 机械系统 动态测试 参数辨识 频域辨识
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GPSSA误差建模和对组合导航系统性能的影响 被引量：1
20
作者 秦永元 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1996年第1期13-15,7,共4页
本文探讨了ＳＡ建模，即采用ＦＦＴ对ＴＡＮＳ－２接收机实测的ＧＰＳ静态定位误差样本作功率谱分析，并通过最小二乘拟合，获得ＳＡ的平稳线性模型；本文还用车载组合导航系统的仿真结果验证了近似模型的有效性。
关键词 SA误差 功率谱 建模
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