基于UKF的旋转式SINS大方位失准角初始对准方法 被引量：9

1

作者 黄凤荣 孙伟强 翁海娜 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第5期513-517,共5页

旋转调制自补偿技术可以调制惯性元件的常值误差,从而提高惯性导航系统的导航精度。出于实际工程应用需求,研究了旋转式SINS大方位失准角初始对准方法。以单轴旋转式SINS为例,给出了单轴旋转式SINS大方位失准角非线性误差模型;根据系统... 旋转调制自补偿技术可以调制惯性元件的常值误差,从而提高惯性导航系统的导航精度。出于实际工程应用需求,研究了旋转式SINS大方位失准角初始对准方法。以单轴旋转式SINS为例,给出了单轴旋转式SINS大方位失准角非线性误差模型;根据系统误差模型的非线性特性,利用简化Unscented卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter UKF)算法,设计了系统的大方位失准角初始对准算法。数字仿真实验结果表明:在相同条件下,提出的UKF算法在收敛速度与对准精度方面均优于EKF算法;系统试验验证结果表明,采用本文提出的初始对准方法,系统的水平对准精度优于0.1′,方位对准精度优于1.5′,证明本文提出的初始对准方法在工程应用中是有效、可行的。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 旋转调制 大方位失准角误差模型 初始对准 UNSCENTED卡尔曼滤波

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基于四元数的SINS静基座大方位失准角误差建模 被引量：3

2

作者 王解 郭晓松 +1 位作者 周召发 魏皖宁 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2014年第5期805-809,812,共6页

针对经典大方位失准角条件下捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准模型不能精确表达姿态误差的传播特性,依据惯导系统姿态的旋转矢量表示法,提出了基于四元数微分方程推导的姿态误差模型,模型最终的表达也由欧拉角微分方程给出。基于无迹... 针对经典大方位失准角条件下捷联惯导系统(SINS)非线性初始对准模型不能精确表达姿态误差的传播特性,依据惯导系统姿态的旋转矢量表示法,提出了基于四元数微分方程推导的姿态误差模型,模型最终的表达也由欧拉角微分方程给出。基于无迹卡尔曼滤波(UKF)的静基座对准试验表明新的姿态误差模型对方位角失准角范围要求由10°内放宽到25°内,提高了在大方位失准角条件下初始对准的精度,表明模型的准确性有明显提高。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 初始对准 大方位失准角 误差模型 四元数

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捷联惯导系统大方位失准角下的非线性对准 被引量：21

3

作者 魏春岭 张洪钺 郝曙光 《航天控制》 CSCD 北大核心 2003年第4期25-35,共11页

采用欧拉角描述平台坐标系与导航坐标系间的失准角,推导了适用于捷联惯导系统的非线性误差方程,证明了该方法仅适用于方位误差角为大角度,而水平误差角为小量的情况。数学仿真表明:在方位误差角为大角度情况下,采用所推导的误差方程和... 采用欧拉角描述平台坐标系与导航坐标系间的失准角,推导了适用于捷联惯导系统的非线性误差方程,证明了该方法仅适用于方位误差角为大角度,而水平误差角为小量的情况。数学仿真表明:在方位误差角为大角度情况下,采用所推导的误差方程和非线性滤波技术能获得更高的估计精度。 展开更多

关键词 惯性导航 非线性滤波 捷联惯导系统 失准角 非线性误差方程 非线性滤波技术 方位误差角 数学仿真

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SINS大失准角传递对准模型的可观测性分析 被引量：3

4

作者 高亢 陈希军 +1 位作者 任顺清 李巍 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第4期6-11,共6页

捷联惯导系统(SINS)是在军事、航空等领域有着广泛应用的全自主导航系统,传递对准是确定其导航初值的一项关键技术.针对捷联惯导系统大失准角传递对准模型进行了可观测性分析研究.首先,建立了SINS欧拉角误差模型,并根据水平失准角为小... 捷联惯导系统(SINS)是在军事、航空等领域有着广泛应用的全自主导航系统,传递对准是确定其导航初值的一项关键技术.针对捷联惯导系统大失准角传递对准模型进行了可观测性分析研究.首先,建立了SINS欧拉角误差模型,并根据水平失准角为小角度的工程实际情况等对误差模型进行了简化;然后,从非线性系统的可观测性分析出发,利用微分几何理论给出系统的可观测矩阵,并给出了系统可观测度定义以及通过奇异值分解分析状态变量可观测度的方法.将该方法应用于SINS大失准角传递对准模型中,对系统进行了"速度"匹配和"速度+姿态"匹配模式下的可观测性和状态可观测度分析;最后,设计了UKF滤波器进行传递对准仿真,仿真结果与可观测分析结论一致,验证了该可观测分析方法的正确性.结果表明,这两种匹配模式下系统均为不完全可观测,并且"速度+姿态"匹配模式下状态变量的可观测度相比"速度"匹配模式下的状态可观测度高. 展开更多

关键词 SINS 传递对准 非线性误差模型 大失准角 可观测性

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基于严格成像模型的卫星姿态角系统误差补偿 被引量：3

5

作者 雷玉飞 王志刚 +1 位作者 郝雪涛 王海燕 《航天器工程》 2012年第1期25-30,共6页

为消除卫星在轨运动过程中俯仰、偏航、滚动对遥感影像地面定位的影响,建立了卫星姿态角系统误差补偿模型,即在严格成像模型的基础上,对姿态角进行直接调整,以减小定位误差。利用环境减灾-1B(HJ-1B)卫星CCD1相机遥感影像进行分析,在单... 为消除卫星在轨运动过程中俯仰、偏航、滚动对遥感影像地面定位的影响,建立了卫星姿态角系统误差补偿模型,即在严格成像模型的基础上,对姿态角进行直接调整,以减小定位误差。利用环境减灾-1B(HJ-1B)卫星CCD1相机遥感影像进行分析,在单景影像的定位中,借助于2个地面控制点,将其系统误差减小到原来的1/3,从而验证了模型的有效性,为进一步在轨检校相机内部静态参数提供了前提。 展开更多

关键词 卫星 线阵CCD遥感影像 严格成像模型 姿态角系统误差 内方位元素

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惯导系统大方位失准角下的初始对准探讨 被引量：1

6

作者 袁保伦 饶谷音 《航天控制》 CSCD 北大核心 2009年第2期11-17,共7页

从惯导系统任意方位失准角度下的ψ角误差方程出发,详细推导了静基座条件下惯导系统大方位失准角度的Φ角误差方程。利用此Φ角误差方程,分析了大方位失准角度情况下与小方位失准角度情况下初始对准过程的异同,指出了这两种情况下水平... 从惯导系统任意方位失准角度下的ψ角误差方程出发,详细推导了静基座条件下惯导系统大方位失准角度的Φ角误差方程。利用此Φ角误差方程,分析了大方位失准角度情况下与小方位失准角度情况下初始对准过程的异同,指出了这两种情况下水平回路的误差传播过程类似,因而其水平对准方法也一样;而方位对准回路则区别较大,北向和东向速度误差均能够与大方位失准角耦合。由此提出了一种改进的方位罗经自对准方案,此方案对于任意的方位失准角度均能正确收敛到零。改进后的方案已经在某四频激光陀螺惯性导航系统上得到实际的验证和应用,有效保证了恶劣环境下惯导系统方位对准的可靠性。 展开更多

关键词 惯性导航系统 初始对准 大方位失准角度 φ角误差方程

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MPF-CKF在SINS大方位失准角初始对准中的应用

7

作者 贾鹤鸣 宋文龙 +1 位作者 牟宏伟 车延庭 《北京工业大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第10期1468-1473,共6页

针对捷联惯导系统在大方位失准角情况下的初始对准问题,提出了一种基于MPF-CKF的非线性滤波方法.MPF-CKF将部分惯性器件误差作为模型误差,降低了系统的维数,不仅提高了初始对准的精度,而且克服了将模型误差假设为高斯白噪声的局限性.通... 针对捷联惯导系统在大方位失准角情况下的初始对准问题,提出了一种基于MPF-CKF的非线性滤波方法.MPF-CKF将部分惯性器件误差作为模型误差,降低了系统的维数,不仅提高了初始对准的精度,而且克服了将模型误差假设为高斯白噪声的局限性.通过滤波仿真比较,进一步表明了MPF-CKF能提高SINS在大方位失准角初始对准中的估计精度和收敛速度. 展开更多

关键词 捷联惯导 大方位失准角 初始对准 模型预测滤波-容积卡尔曼滤波（MPF—CKF）

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自适应抗差CKF在SINS大方位失准角初始对准中的应用 被引量：1

8

作者 牟宏伟 韩磊 李昂阳 《舰船电子工程》 2022年第1期44-47,134,共5页

当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。论文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立了SINS/GPS非线性误差模型;其次,针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤... 当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。论文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立了SINS/GPS非线性误差模型;其次,针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤波算法;最后,通过仿真分析和试验验证,验证了该算法能增强滤波的稳定性,进而提高估计精度,缩短收敛时间。 展开更多

关键词 大方位失准角 初始对准 非线性误差模型 自适应抗差CK

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振动整流法辨识加速度计非线性误差模型系数 被引量：9

9

作者 鲁金瑞 任顺清 王常虹 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第9期2130-2136,共7页

为了研究精确标定加速度计在线振动与高g的环境下的误差模型系数的方法。首先介绍了双轴离心机的特点。在反转平台上设计了双轴夹具,然后精确计算了加速度计3个轴的输入比力。经过主轴和反转平台轴正反角位置静态实验,以及主轴与反转平... 为了研究精确标定加速度计在线振动与高g的环境下的误差模型系数的方法。首先介绍了双轴离心机的特点。在反转平台上设计了双轴夹具,然后精确计算了加速度计3个轴的输入比力。经过主轴和反转平台轴正反角位置静态实验,以及主轴与反转平台轴以等值反方向的匀角速率旋转的动态实验,通过振动整流法,并补偿掉静态均值,精确辨识了加速度计的误差模型系数。依据仿真结果可得:该实验方法能够抑制离心机误差对标定精度的影响,其中反转平台的静动态失准角对标定影响最大,应该提高离心机静动态失准角的测试精度,并加以补偿。 展开更多

关键词 振动整流 加速度计 误差模型系数 双轴离心机 失准角

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传递对准非线性误差模型一致性研究 被引量：5

10

作者 黄国荣 魏翔 +2 位作者 郝顺义 卢航 许明琪 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2019年第9期1-8,共8页

针对大失准角情况下的舰载机捷联惯导系统传递对准问题,建立了非线性的经典传递对准和快速传递对准误差模型。从二者对失准角的定义出发,通过理论推导,论证了非线性情况下两种误差模型的一致性关系。采用“速度+姿态”组合匹配算法,对... 针对大失准角情况下的舰载机捷联惯导系统传递对准问题,建立了非线性的经典传递对准和快速传递对准误差模型。从二者对失准角的定义出发,通过理论推导,论证了非线性情况下两种误差模型的一致性关系。采用“速度+姿态”组合匹配算法,对大失准角情况下舰载机捷联惯导系统的传递对准进行了仿真实验。仿真实验中,经典传递对准方法对水平失准角的估计误差均在1′左右,对方位失准角的估计误差均在1′左右;快速传递对准方法对对水平失准角的估计误差均在1′左右,对方位失准角的估计误差均在2′左右。结果表明,两种方法均能对失准角进行有效估计且精度接近,两种误差模型在非线性情况下具有一致性。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 传递对准 大失准角 非线性误差模型 一致性

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跟踪低慢小目标高精度方位测角方法的研究

11

作者 张西平 杨茜 +1 位作者 陈国际 陈明 《电子世界》 2019年第18期79-80,共2页

火控雷达跟踪目标的方位角度为波束指向与跟踪方位误差的叠加,测量方位误差角为在一定俯仰角空间中的角度,在实际过程中需要将其投影到对应水平面上,本文通过建立三种不同模型分析将空间方位误差角投影到水平面上的方位误差角后,计算得... 火控雷达跟踪目标的方位角度为波束指向与跟踪方位误差的叠加,测量方位误差角为在一定俯仰角空间中的角度,在实际过程中需要将其投影到对应水平面上,本文通过建立三种不同模型分析将空间方位误差角投影到水平面上的方位误差角后,计算得到跟踪目标的方位角,与实际目标的方位真实角进行对比分析,选择系统误差、随机误差更小的模型,进而得出在一定条件下跟踪低慢小目标的高精度方位测角方法。 展开更多

关键词 火控雷达 波束指向 方位误差 空间方位 系统误差 误差角 随机误差 模型分析

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缓动单站纯方位目标运动分析算法 被引量：3

12

作者 袁猛 笪良龙 +1 位作者 王超 孙芹东 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期612-624,共13页

纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法... 纯方位目标运动分析对于隐蔽状态下的态势评估具有重要意义。针对缓动单站平台对海上目标的探测问题,基于运动目标的方位历程图,提出一种纯方位目标运动分析(TMA)算法。在探测平台准静止、目标运动状态恒定且探测单目标的条件下,该算法可利用构建的运动模型精确拟合出目标的方位历程变化曲线,进而有效解算出目标的速度初距比、航向角、过正横时间及过正横方位角等目标要素。2020年5月在南海某海区利用搭载于3台低速无人航行器上的单矢量水听器进行了探测试验,将收集到的试验数据对算法进行了验证,结果表明,模型解算结果与参考值的速度初距比均方根误差小于1 h^(-1),目标航向角均方根误差为6.6°,过正横时间均方根误差为77.4 s。试验数据处理结果验证了算法的适用性。 展开更多

关键词 纯方位目标运动分析 均方根误差 态势评估 航向角 目标要素 海上目标 运动模型 无人航行器

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H_∞滤波及其在惯导初始对准中的应用 被引量：9

13

作者 聂莉娟 吴俊伟 田炜 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第6期39-43,共5页

阐述了H滤波器的设计过程,并将其运用于惯导系统的初始对准,建立了惯导系统的误差模型,并对其进行了可观性分析,利用H滤波方法对可观可测子系统进行了滤波计算,给出了白噪声下失准角的仿真曲线。仿真表明对准时间得到了很大的提高,精度... 阐述了H滤波器的设计过程,并将其运用于惯导系统的初始对准,建立了惯导系统的误差模型,并对其进行了可观性分析,利用H滤波方法对可观可测子系统进行了滤波计算,给出了白噪声下失准角的仿真曲线。仿真表明对准时间得到了很大的提高,精度也能够满足工程实际需要。文中给出了方位误差角的一种快速估计方法,结果表明该方法是可行的。 展开更多

关键词 H∞滤波 初始对准 惯性导航系统 误差模型 可观测性 失准角 卡尔曼滤波

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UPF+KF在双轴旋转光学SINS非线性初始对准中的应用 被引量：1

14

作者 袁书明 孙伟强 +1 位作者 黄凤荣 于浩 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期386-390,共5页

以双轴旋转式SINS初始对准方法为研究对象,建立了双轴旋转式光学SINS大方位失准角误差模型,设计了双轴旋转式SINS大方位失准角初始对准的UPF初始对准算法;根据实际工程应用需要,结合UPF算法和卡尔曼滤波(KF)算法,设计了UPF+KF组合滤波算... 以双轴旋转式SINS初始对准方法为研究对象,建立了双轴旋转式光学SINS大方位失准角误差模型,设计了双轴旋转式SINS大方位失准角初始对准的UPF初始对准算法;根据实际工程应用需要,结合UPF算法和卡尔曼滤波(KF)算法,设计了UPF+KF组合滤波算法,将其应用到了双轴旋转式光学SINS大方位失准角初始对准中。仿真及试验结果表明,提出的UPF+KF组合滤波算法有效降低了UPF算法的耗时,在双轴旋转式光学SINS大方位失准角初始对准中,水平姿态角收敛时间约为11min,方位角收敛时间约为20 min,而且对准误差大大缩小,水平姿态角误差小于3.6〞,方位误差小于2ˊ,证明本文提出的UPF+KF组合滤波算法是有效的、可行的。 展开更多

关键词 捷联惯性导航系统 双轴旋转 大方位失准角 误差模型 Unscented粒子滤波 初始对准

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一种基于自适应抗差CKF算法的改进初始对准方法 被引量：1

15

作者 李璞 杨涛 牟宏伟 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期103-109,共7页

捷联惯导初始对准过程中存在大方位失准角的情况,需要通过建立非线性误差模型来对误差进行估计,因此对相应初始对准技术进行了研究。通过分析,构建捷联惯性导航系统和全球定位系统的精准非线性误差模型;基于自适应抗差理论对容积卡尔曼... 捷联惯导初始对准过程中存在大方位失准角的情况,需要通过建立非线性误差模型来对误差进行估计,因此对相应初始对准技术进行了研究。通过分析,构建捷联惯性导航系统和全球定位系统的精准非线性误差模型;基于自适应抗差理论对容积卡尔曼滤波(CKF)算法对随机干扰的统计特性以及观测粗差计算模型进行改进;设计相应的仿真评估测试和实物验证方法,试验结果证明提出的方法在初始对准中具有更强的滤波稳定性、更高的滤波估计精度和更短的算法收敛时间。 展开更多

关键词 大方位失准角 初始对准 非线性误差模型 自适应抗差CKF

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一种快速精确的捷联惯导系统初始对准方法研究

16

作者 王新龙 申功勋 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2003年第6期34-38,共5页

传统的多位置对准方法虽然使捷联惯导系统静基座初始对准的精度得到提高,但是用卡尔曼滤波器对其状态变量进行估计时,方位失准角收敛很慢。本文提出了一种快速多位置对准估计方位失准角的方法,直接利用两水平失准角快速收敛的估计结果... 传统的多位置对准方法虽然使捷联惯导系统静基座初始对准的精度得到提高,但是用卡尔曼滤波器对其状态变量进行估计时,方位失准角收敛很慢。本文提出了一种快速多位置对准估计方位失准角的方法,直接利用两水平失准角快速收敛的估计结果对传统多位置对准中方位失准角的估计,从而大大提高了捷联惯导系统静基座对准的精度和速度,计算机仿真结果验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 捷联惯导系统 卡尔曼滤波 可观测性 初始对准 失准角收敛 误差模型 误差方程

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双轴旋转式SINS非线性初始对准方法 被引量：1

17

作者 周喆 黄凤荣 +1 位作者 孙伟强 杨建林 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第4期408-412,共5页

双轴旋转调制技术可以实现全部惯性元件常值误差的自补偿,从而提高惯性导航系统的导航精度。以双轴旋转调制式SINS初始对准方法为研究对象,建立了双轴旋转式SINS大方位失准角非线性误差模型,利用简化Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,设计... 双轴旋转调制技术可以实现全部惯性元件常值误差的自补偿,从而提高惯性导航系统的导航精度。以双轴旋转调制式SINS初始对准方法为研究对象,建立了双轴旋转式SINS大方位失准角非线性误差模型,利用简化Unscented卡尔曼滤波(UKF)算法,设计了双轴旋转式SINS大方位失准角初始对准算法。利用提出的UKF算法进行了方位失准角为任意大小的数字仿真试验,并进行了同样条件下的EKF算法对比仿真试验。最后进行了UKF算法的系统对准验证试验,验证试验的1σ统计结果为水平误差小于3″,方位误差小于1′。试验结果表明建立的双轴旋转SINS大方位失准角非线性误差模型是正确的,提出的UKF对准算法在工程应用中是有效、可行的。 展开更多

关键词 双轴旋转调制式捷联惯性导航系统 大方位误差角模型 初始对准 UNSCENTED卡尔曼滤波

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陀螺随机常值漂移的多级标定法

18

作者 高炳祥 万德钧 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 1992年第2期22-26,共5页

在船用捷联惯性系统中,陀螺漂移是引起系统误差的主要原因。对陀螺漂移进行补偿是提高捷联系统精度的一个重要手段。本文在对捷联惯导系统误差模型进行分析的基础上,针对用现有的Kalman滤波算法很难在较短的时间内达到较高的陀螺随机常... 在船用捷联惯性系统中,陀螺漂移是引起系统误差的主要原因。对陀螺漂移进行补偿是提高捷联系统精度的一个重要手段。本文在对捷联惯导系统误差模型进行分析的基础上,针对用现有的Kalman滤波算法很难在较短的时间内达到较高的陀螺随机常值漂移标定精度的情况,提出了陀螺随机常值漂移的多级标定法。 展开更多

关键词 标定法 捷联惯导系统 捷联惯性 标定精度 误差模型 滤波算法 随机漂移 误差积累 失准角 滤波发散

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自适应抗差CKF在舰载导弹武器初始对准中的应用 被引量：1

19

作者 牟宏伟 韩磊 李昂阳 《自动化技术与应用》 2022年第6期6-9,81,共5页

当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。本文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立SINS/GPS非线性误差模型;针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤波算法;... 当捷联惯导系统失准角误差模型为大角度时,需要采用非线性滤波方法。本文研究了基于大方位失准角的初始对准技术。首先,建立SINS/GPS非线性误差模型;针对观测粗差和噪声统计特性不准确对系统的影响,提出并推导了自适应抗差CKF滤波算法;最后,通过仿真分析和对比试验验证,该算法能增强滤波的稳定性,进而提高估计精度,缩短收敛时间。 展开更多

关键词 大方位失准角 初始对准 非线性误差模型 自适应抗差 容积卡尔曼滤波算法

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一种运动中卫星辅助惯导对准方法

20

作者 冯杨 《数字技术与应用》 2023年第3期4-7,16,共5页

针对动基座条件下的对准需求,给出了一种新的卫星速度辅助的惯导动基座粗对准算法。通过调整惯性解算方案及定义新形式的速度误差模型,获得简化的大方位失准角线性化卡尔曼滤波对准模型。试飞实测离线仿真结果验证了方法的有效性,120s... 针对动基座条件下的对准需求,给出了一种新的卫星速度辅助的惯导动基座粗对准算法。通过调整惯性解算方案及定义新形式的速度误差模型,获得简化的大方位失准角线性化卡尔曼滤波对准模型。试飞实测离线仿真结果验证了方法的有效性,120s时间粗对准水平姿态误差不大于2°,航向误差不大于5°,可满足后续精对准滤波器对小角度线性化模型的初始假设条件要求。 展开更多

关键词 对准方法 卡尔曼滤波 线性化模型 离线仿真 航向误差 动基座 大方位失准角 姿态误差

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