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捷联式惯性导航系统轨迹发生器设计与仿真

捷联式惯性导航系统轨迹发生器设计与仿真
第3 0 卷 第1 1 期
文 章 编号 : 1 0 0 6 — 9 3 4 8 ( 2 0 1 3 ) 1 1 — 0 0 5 8 — 0 4



仿Leabharlann 真 2 0 1 3 年1 1 月
捷 联 式 惯 性 导 航 系统 轨 迹 发 生 器 设 计 与 仿 真
翟 昆朋 , 何 文涛 , 徐 建华 , 叶甜春
f o r c e v e c t o r s a r e c o n s t a n t .F r o m o n t h i s p o i n t , t h i s p a p e r a n a l y z e d a t r a j e c t o r y g e n e r a t o r c o n s t r u c t i n g m e t h o d u s i n g
2 .H a n g z h o u Z h o n g k e Mi c r o e l e c t r o n i c s C o .L t d ,H a n g z h o u Z h e j i a n g 3 1 0 0 5 3 , C h i n a )
ABS T RACT : S o me h i g h o r d e r e f f e c t s h a v e e x a c t d i g i t a l a l g o r i t h m u n d e r c o n d i t i o n s w h e n a n g u l a r r a t e a n d s p e c i i f c
生 器 是惯 性 导航 系统 进 行 算 法 验 证 和 仿 真 的 基 础 , 用 于 产 生
2 数 字轨迹 发生 器原理

捷联惯导系统仿真器设计

捷联惯导系统仿真器设计

捷联惯导系统仿真器设计
程慧俐;以光衢;张洪铖
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】1994(6)4
【摘要】本文介绍捷联惯导系统仿真器的设计方案。

仿真器包括四个模块:飞行轨迹发生器,惯性敏感元件仿真器,故障发生器,导航计算器。

该仿真器分别用C语言及FORTRAN语言在微机上实现。

【总页数】8页(P41-48)
【关键词】惯性导航系统;系统仿真;仿真器
【作者】程慧俐;以光衢;张洪铖
【作者单位】北京航空航天大学自动控制系
【正文语种】中文
【中图分类】V249.322
【相关文献】
1.捷联式惯导系统仿真器设计 [J], 王喜龙;程远;吴汪洋
2.基于VS的捷联惯导系统仿真器设计 [J], 李路苹;徐景硕;陈震
3.一种新的船用捷联惯导系统数字仿真器的设计 [J], 罗恬颖;徐景硕;汤文超;王晓飞
4.捷联惯导系统仿真器的设计与实现 [J], 陈敏;安艳辉;李晓华
5.无人车捷联惯导系统仿真器设计 [J], 李超; 王吉华; 郭栋; 曲金玉
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§3.7捷联式惯导系统介绍4

§3.7捷联式惯导系统介绍4


Ctb = (Cbt ) −1 = Cbt
位置信息 重力计算
gt
固连于载体 坐标系的加 速度计
哥氏校正
fb
比力测量值 的分解
ft


速度ve 和 位置的估 计值
t
导航计算
Cbt
固连于载体 的陀螺
ω
速度和位置的初始估计值
b ib
姿态计算
t t ωie + ωet
姿态的初始估值
图 捷联式惯性导航系统——地理坐标系机械编排
重力加速度
r r v v r g = G − ωie × [ωie × r ]
于是
i &ei = f i − ωie v × vei + g i
加速度计提供的载体坐标系中比力的测量值,用向量 f b 表示。为 了建立导航方程,加速度计的输出必须分解到惯性系中,得到 f i
f i = Cbi f b
式中 Cbi 是一个 3 × 3 的矩阵,定义了载体坐标系相对于 i 系的姿态。利 用陀螺提供的角速度的测量值,可求解方向余弦矩阵 Cbi
b 标系 Oe X iYi Z i 的角速度 ωib ,上角标 b 表示该角速度在 b 坐标系上的投 b 进行姿态矩阵 Cbi 计算。由于姿态矩阵 Cbi 中的元素是 影。利用 ωib
OX bYb Z b 相对 OX iYi Z i 的航向角、横滚角、俯仰角的三角函数构成,
所以当求得了姿态矩阵 Cbi 的即时值,便可进行加速度计信息的坐标 变换和提取姿态角的大小。 这三项功能实际上就代替了平台式惯性导 航系统中的稳定平台的功能, 这样计算机中的这三项功能也就是所谓
第二,在平台式系统中,计算机只完成导航计算并对惯性元件的 误差进行简单补偿。而在捷联式系统中,计算机除完成导航计算外 捷联式系统对计算机的容量、 速度和精度要求要比平台式惯导系统高 得多。计算机问题是捷联式惯导系统发展的另一障碍。但是近年来, 由于计算技术的惊人发展,满足捷联式系统购要求已不成问题,它已 经成为促进捷联式导航系统发展的积极因素。 第三,捷联式系统比平台式系统可靠性高,这是它的一个突出优 点。 这首先是由于捷联式系统用数字电路代替了平台式系统的复杂的 框架。 提高机电系统的可靠性要比提高电子部件特别是数子电路的可 靠性困难得多。 另外, 如果平台发生故障, 必须用另一个备用平台(包 括三个陀螺、三个或两个加速度计)取而代之才能继续完成导航任务。 而在捷联式系统中,任何一个惯性元件发生故障,只要用一个备用惯 性元件取而代之就行了。美国有人对 100 套惯导系统作过统计,由液 浮陀螺组成的平台式系统平均每工作 100 万小时发生故障 1832 次, 而捷联式系统只有 744 次。 第四,捷联式系统另一个突出优点是成本比较低。这主要是因为 在平台式系统中框架及其有关的元部件占去成本的大部分。另外,捷 联式系统维护比较简单方便,又进—步降低了维护费用。—套平台式 惯导系统的成本约为 6 万美元, 而相应的捷联式系统成本只需 2 万美 元。 第五,捷联式系统由于取消了笨重的框架结构、力矩电机、角度

捷联惯导系统

捷联惯导系统

作业思考题
1、简要说明捷联惯导系统的基本组成和原理。 2、什么是数学平台?它有什么作用?
惯性导航系统
第四十四讲 捷联惯导系统 力学编排方程(一)
捷联式惯导系统(SINS)
加速度计
fb
数学平台
姿态矩阵 Cbp
f p 导航 速度、位置
计算机 姿态、航向
姿态矩阵计算
陀螺
ibb
pbb
b ip
姿态航向
-
C11 C21 C31
Cep 1 Cep T
C12 C13 1 C11 C21
C22
C23
C12
C22
C32 C33 C13 C23
C11 C22C33 C23C32 C21 C13C32 C12C33 C31 C12C23 C22C13
C31
C32
C33
位置矩阵微分方程组
Cep 0 f 0,0,0
1
p p epx epy
g g egx egy
R VeggxVeggy
VeppxVeppy
三、位置速率方程
11
p p epx epy
g g egx egy
RN RE
捷联惯导的发展
1、1950年起,德雷珀实验室捷联系统得到成熟的探索; 2、1969年,在“阿波罗-13”宇宙飞船,备份捷联惯导系统; 3、20世纪80~90年代,波音757/767、A310民机以及F-20战 斗机上使用激光陀螺惯导系统,精度达到1.85km/h的量级; 4、20世纪90年代,美国军用捷联式惯导系统已占有90% 。光 纤陀螺的捷联航姿系统已用于战斗机的机载武器系统中及波 音777飞机上。 5、国内由90年代挠性捷联惯导到现在激光捷联惯导、光纤陀 螺捷联航姿系统。

基于MEMS的捷联式惯导的初始对准研究的开题报告

基于MEMS的捷联式惯导的初始对准研究的开题报告

基于MEMS的捷联式惯导的初始对准研究的开题报告一、课题名称:基于MEMS的捷联式惯导的初始对准研究二、课题背景:捷联式惯性导航系统(INS)是一种能够确定飞行器位置、姿态和速度等参数的关键技术。

INS通常由陀螺仪和加速度计组成,通过测量飞行器在空间中的旋转和加速度来估计其位置和姿态。

传统的INS采用了机械式陀螺仪和加速度计,具有高精度和可靠性,但是成本昂贵且体积庞大。

近年来,基于MEMS技术的惯性传感器因其小型化、低成本和低功耗等优点而越来越受到关注。

因此,开发基于MEMS的捷联式INS在轻型飞行器中的应用具有重要意义。

初始对准是INS的一个重要过程,是使INS能够在没有先验信息的情况下确定其位置、速度和姿态的过程。

在初始对准中,通常需要使用地面测量设备或GPS等辅助手段来提供先验信息。

但是,在某些环境下,这些手段可能无法使用或精度不够高。

因此,开发无需外部辅助手段的初始对准算法,对于实现高精度的INS非常重要。

三、研究内容:本课题旨在研究基于MEMS技术的捷联式INS的初始对准问题,具体内容包括:1. 设计基于MEMS技术的捷联式INS硬件平台,包括陀螺仪、加速度计和数据采集系统等组件。

2. 提出基于MEMS技术的捷联式INS的初始对准算法,包括零偏校正、初始校正和姿态校正等环节。

3. 搭建实验平台,进行基于MEMS的捷联式INS初始对准算法的验证和实现。

四、研究意义:本课题的主要意义在于:1. 开发基于MEMS技术的捷联式INS对轻型飞行器进行导航和定位。

2. 通过研究基于MEMS的捷联式INS初始对准算法,降低INS对外部辅助手段的依赖,提高其精度和可靠性。

3. 探索MEMS技术在惯性导航领域的应用,促进相关技术的发展和应用。

五、研究方法和技术路线:本课题的研究方法和技术路线包括:1. 理论分析:通过分析MEMS技术的优点和缺点,结合已有的初始对准算法,提出基于MEMS技术的初始对准算法。

捷联惯导系统仿真器的设计与实现

捷联惯导系统仿真器的设计与实现
意 时刻 的精确 测试 用 飞 行 轨 迹数 据 , 来 检 验 导 航 用
随着 惯性 导航 技 术 和 计算 机 技 术 的发展 , 联 捷
惯 导系统 已成为 当前 惯 性 导 航 系统 发 展 的趋势 , 并
仿 真 系统 的 正确性 和精 度 。
设 定姿 态 角随 时 问变 化 的 函数 , 进 一 步 得 到 可 姿态 角一 阶导数 随 时 间变 化 的 函数 , 由姿 态 角 和 再 姿态 角 的一 阶 导 数 算 出载 体 下 相 对 于 地 理 系 的 转
( 泗洪 县建设局 测绘 队 , 江苏 宿迁 2 3 0 , 江苏省测绘工程 院, 2 90 。 江苏 南京 2 0 1 ) 10 3 摘 要 本 文研 究了捷联惯性导航 系统的仿 真原 理, 然后 以 Matb为平 台, 对捷 联惯 性导航 系统 仿 真的基 础 t a 在
上, 分析 了在纯捷 联惯导情况下导航 系统的导航精度 。实验结果表明捷联惯性导航 系统 的导航精度 随时 间的积 累
惯 性 器 件 由陀 螺 仪 和 加 速 度 计 两 部 分 组 成 。 陀螺 仪是 敏感载 体 角 运 动 的 元 件 , 由于 陀 螺仪 本 身 存在 误差 , 因此 陀螺 仪 的输 出为 :
蕊 一诜 + () 3
由于条 件 限制 , 法 得 到 实 际 飞 行 轨 迹 数 据 , 无 而捷联 惯 导 仿 真 系 统 测 试 验 证 又 必 须 要 有 飞行 轨 迹 数据 。为此 , 们 采 用 一 种 纯数 学 方 法 产 生 捷联 我 惯 导仿 真 系统测 试 用 飞行 轨 迹 数 据[ ] 4 。测 试 用 飞
对 惯 导系统 的仿真是 非 常有必 要 的 。
动角 速率 在 载 体 系 中 的 投 影 。姿 态 角 随 时 间 变 化

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《捷联惯性导航系统关键技术研究》篇一一、引言捷联惯性导航系统(SINS)是现代导航技术的重要组成部分,其利用惯性测量单元(IMU)来感知和计算导航信息,具有自主性强、抗干扰能力强等优点。

随着科技的发展,SINS在军事、民用等领域的应用越来越广泛,对其关键技术的研究也显得尤为重要。

本文将针对捷联惯性导航系统的关键技术进行研究,旨在为相关研究与应用提供参考。

二、SINS基本原理与组成SINS主要由惯性测量单元(IMU)、导航算法和数据处理单元等部分组成。

其中,IMU是SINS的核心部件,包括加速度计和陀螺仪等传感器,用于测量载体的加速度和角速度。

导航算法则根据IMU测量的数据,通过积分运算和坐标变换等手段,实现载体的姿态、速度和位置的解算。

数据处理单元则负责对导航算法输出的数据进行处理和优化,以提高导航精度和稳定性。

三、SINS关键技术研究1. IMU技术研究IMU是SINS的核心部件,其性能直接影响到SINS的导航精度和稳定性。

因此,IMU技术的研究是SINS关键技术之一。

目前,高精度、小型化、低功耗的IMU是研究的重点。

其中,光纤陀螺仪和微机电系统(MEMS)技术的发展,为IMU的小型化和低成本化提供了可能。

此外,为了提高IMU的测量精度和稳定性,还需要研究高性能的传感器技术和信号处理技术。

2. 导航算法研究导航算法是SINS的核心技术之一,其性能直接影响到SINS 的导航精度和实时性。

目前,常用的导航算法包括经典的最小二乘法、卡尔曼滤波算法等。

然而,这些算法在处理复杂环境下的导航问题时,往往存在精度不高、实时性差等问题。

因此,研究更加高效、精确的导航算法是SINS研究的重点。

例如,基于神经网络、深度学习等人工智能技术的导航算法,具有较高的应用潜力。

3. 数据处理与优化技术研究数据处理与优化技术是提高SINS导航精度和稳定性的重要手段。

目前,常用的数据处理技术包括数据滤波、数据融合等。

其中,数据滤波可以消除测量数据中的噪声和干扰,提高数据的信噪比;数据融合则可以将多种传感器数据进行融合,提高导航信息的可靠性和精度。

捷联式惯性导航系统

捷联式惯性导航系统

1 绪论随着计算机和微电子技术的迅猛发展,利用计算机的强大解算和控制功能代替机电稳定系统成为可能。

于是,一种新型惯导系统--捷联惯导系统从20世纪60年代初开始发展起来,尤其在1969年,捷联惯导系统作为"阿波罗"-13号登月飞船的应急备份装置,在其服务舱发生爆炸时将飞船成功地引导到返回地球的轨道上时起到了决定性作用,成为捷联式惯导系统发展中的一个里程碑。

捷联式惯性导航(strap-down inertial navigation),捷联(strap-down)的英语原义是“捆绑”的意思。

因此捷联式惯性导航也就是将惯性测量元件(陀螺仪和加速度计)直接装在飞行器、舰艇、导弹等需要诸如姿态、速度、航向等导航信息的主体上,用计算机把测量信号变换为导航参数的一种导航技术。

现代电子计算机技术的迅速发展为捷联式惯性导航系统创造了条件。

惯性导航系统是利用惯性敏感器、基准方向及最初的位置信息来确定运载体的方位、位置和速度的自主式航位推算导航系统。

在工作时不依赖外界信息,也不向外界辐射能量,不易受到干扰破坏。

它完全是依靠载体自身设备独立自主地进行导航,它与外界不发生任何光、声、磁、电的联系,从而实现了与外界条件隔绝的假想的“封闭”空间内实现精确导航。

所以它具有隐蔽性好,工作不受气象条件和人为的外界干扰等一系列的优点,这些优点使得惯性导航在航天、航空、航海和测量上都得到了广泛的运用[1]1.1 捷联惯导系统工作原理及特点惯导系统主要分为平台式惯导系统和捷联式惯导系统两大类。

惯导系统(INS)是一种不依赖于任何外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统,具有隐蔽性好,可在空中、地面、水下等各种复杂环境下工作的特点。

捷联惯导系统(SINS)是在平台式惯导系统基础上发展而来的,它是一种无框架系统,由三个速率陀螺、三个线加速度计和微型计算机组成。

平台式惯导系统和捷联式惯导系统的主要区别是:前者有实体的物理平台,陀螺和加速度计置于陀螺稳定的平台上,该平台跟踪导航坐标系,以实现速度和位置解算,姿态数据直接取自于平台的环架;后者的陀螺和加速度计直接固连在载体上作为测量基准,它不再采用机电平台,惯性平台的功能由计算机完成,即在计算机内建立一个数学平台取代机电平台的功能,其飞行器姿态数据通过计算机计算得到,故有时也称其为"数学平台",这是捷联惯导系统区别于平台式惯导系统的根本点。

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《捷联惯性导航系统关键技术研究》篇一一、引言随着科技的进步,导航系统在众多领域如航空、航天、机器人等领域扮演着至关重要的角色。

其中,捷联惯性导航系统(Inertial Navigation System,简称INS)因其具有独立性强、实时性高和隐蔽性好的特点,成为众多导航系统中重要的技术手段。

本文旨在探讨捷联惯性导航系统的关键技术及其发展趋势。

二、捷联惯性导航系统概述捷联惯性导航系统基于惯性传感器(如陀螺仪和加速度计)的测量原理,将物理信息转化为电信号,以实现对载体姿态、速度和位置的实时解算。

相较于传统的平台式惯性导航系统,捷联式结构更加简单、体积更小、可靠性更高。

三、关键技术研究1. 惯性传感器技术惯性传感器是捷联惯性导航系统的核心部件,其性能直接决定了系统的精度和稳定性。

目前,高精度、低噪声的陀螺仪和加速度计是研究的重点。

此外,微机电系统(MEMS)技术的发展为惯性传感器的小型化、低成本化提供了可能。

2. 算法研究算法是捷联惯性导航系统的灵魂,其性能直接影响到系统的解算精度和实时性。

目前,主要的算法包括姿态解算算法、速度和位置解算算法、误差补偿算法等。

其中,基于卡尔曼滤波的姿态和位置解算算法是研究的热点。

此外,随着人工智能技术的发展,基于深度学习、神经网络的算法也在逐渐应用于捷联惯性导航系统中。

3. 系统集成与优化系统集成与优化是提高捷联惯性导航系统性能的重要手段。

这包括硬件电路的优化设计、软件算法的优化以及系统整体性能的评估与优化等。

通过优化设计,可以在保证系统性能的前提下,减小系统的体积和成本,提高系统的可靠性。

四、发展趋势1. 高精度化:随着科技的进步,对导航系统的精度要求越来越高。

因此,进一步提高惯性传感器的精度、优化算法、减少误差等是未来的重要研究方向。

2. 智能化:随着人工智能技术的发展,将人工智能技术应用于捷联惯性导航系统中,提高系统的自主性、智能性和适应性是未来的重要趋势。

3. 微型化:随着微机电系统(MEMS)技术的发展,捷联惯性导航系统的微型化、低成本化将成为可能。

捷联式惯性导航(1)

捷联式惯性导航(1)

R
Xb
'' X b cos R 0 − sin R X b Y = 0 Y '' 1 0 b b '' Z R R sin 0 cos Z b 1 444 b 2444 3 CR
H→P→R
cos R cos H − sin P sin R sin H C = − cos P sin H 2010-03-19 sin R cos H + sin P cos R sin H
b n
cos R sin H + sin P sin R cos H cos P cos H sin R sin H − sin P cos R cos H
− cos P sin R sin P 16 cos P cos R
欧拉角微分方程
b ω nb ——表示载体坐标
Zb
'' ' Zb U Zb
(5)导航计算
导航计算就是把加速度计的输出信息变换到导航坐 标系,然后,计算载体速度、位置等导航信息。
2010-03-19
10
(6)制导和控制信息的提取
制导和控制信息的提取,载体的姿态既可用来 显示也是控制系统最基本的控制信息。 此外,载体的角速度和线速度信息也都是控制 载体所需要的信息。 这些信息可以从姿态矩阵的元素和陀螺加速度 计的输出中提取出来。
3.1 捷联式惯导算法概述
加速度计组
b SF n Cb n SF b ωin
初始条件
VE
导航计算机
陀螺仪组
b ωib
姿态矩阵计算
H P R
ϕ λ
VN

激光捷联惯性导航

激光捷联惯性导航

HT-LG-H激光捷联惯性导航系统使用说明书1概述HT-LG-H激光捷联惯性导航系统(以下简称惯导系统)是陕西航天长城测控有限公司研制的高精度自主寻北、惯性组合导航系统。

该惯导系统由高精度激光陀螺、石英挠性加计、加计采集板、导航计算机、二次电源等部件组成,能够满足航空、陆用等设备的高精度定向/定位等功能的需求。

系统采用集成化,数字化、先进的对准导航算法等设计技术,具有高可靠性和环境适应性,可在阵风、发动机工作等严酷环境条件下完成高精度寻北;具备纯惯性导航功能,同时系统自带GPS/GLONASS卫星接收机,具有INS/GNSS组合导航功能;对外通信方式为RS-422总线。

2主要功能与性能2.1主要功能2.1.1自检功能具备上电自检功能,可输出自检结果,可将故障分离到部件级。

2.1.2初始标定功能接受外部输入的初始标定信息并完成初始标定。

2.1.3寻北功能接受寻北指令,完成寻北并输出寻北结果。

2.1.4导航功能完成寻北后自动转入导航状态;具有INS纯惯性导航功能和INS/GNSS组合导航功能。

2.2主要性能惯导系统的主要性能指标如表1所示。

表1惯导系统主要性能指标3接口3.1机械接口惯导系统采用4个M8-7H螺钉连接到专用过渡板上,过渡板采用4个M8-7H 螺钉安装到用户载体上,载体安装平面其平面度要求优于0.02mm;其详细要求见图1惯导系统机械接口图与图2过渡板接口图。

MM31" 4x09M■?:)图2专用过渡板机械接口图3.2电气接口3.2.1电源接口电源接口用连接器选用的是中航光电(158厂)生产的JY27468T17B08PN圆形插座。

其接口定义如表2所示。

表2惯导系统电源接口定义(JY27468T17B08PN)序号管脚号定义名称备注1 C +24V 24V电源2 E +24V 24V电源3 D 24VGND 电源地4 F 24VGND 电源地3.2.2通讯接口通讯接口连接器选用的是中航光电(158厂)生产的JY27468T17B12PN圆形插座。

捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现(捷联惯导系统的发展趋势 初始对准技术的发展与研究现状)

捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现(捷联惯导系统的发展趋势  初始对准技术的发展与研究现状)

捷联惯导系统的算法研究及其仿真实现Study and Simulation of Strapdown Inertial Navigation System1.1.3捷联惯导系统的发展趋势捷联式惯导系统是从20世纪60年代初开始发展起来的。

20世纪70年代以来,作为捷联系统的核心部件—惯性测量装置和计算机技术有了很大发展,而电子技术、计算机技术、现代控制理论的不断进步,为捷联惯性技术的发展创造了有利条件。

在硬件方面,新一代惯性器件如激光陀螺、光纤陀螺的成功研制,为捷联惯导的飞速发展打下了物质基础。

进入20世纪80-90年代,在航天飞机、宇宙飞船、卫星等民用领域及各种战略、战术导弹、军用飞机、反潜武器、作战舰艇等军事领域开始采用动力调谐式陀螺、激光陀螺和光纤式陀螺的捷联惯导系统。

其中激光陀螺和光纤式陀螺是捷联惯导系统的理想器件。

激光陀螺具有角速率动态范围宽、对加速度和震动不敏感、不需温控、启动时间特别短和可靠性高等优点。

激光陀螺惯导系统己在波音757/767、A310民机以及F-20战斗机上试用,精度达到 1.85km/h 的量级。

20世纪90年代,激光陀螺惯导系统估计占到全部惯导系统的一半以上,其价格与普通惯导系统差不多,但由于增加了平均故障间隔时间,其寿命期费用只有普通惯导系统的15%-20%。

光纤陀螺实际上是激光陀螺中的一种,其原理与环型激光陀螺相同,它克服了由激光陀螺闭锁带来的负效应,具有检测灵敏度和分辨率极高、启动时间极短、动态范围极宽、结构简单、零部件少体积小、造价低、可靠性高等优点。

采用光纤陀螺的捷联航姿系统已用于战斗机的机载武器系统及波音777飞机中。

波音777由于采用了光纤陀螺的捷联惯导系统,其平均故障间隔时间可高达20000h。

采用光纤陀螺的捷联惯导系统被认为是一种极有发展前途的导航系统。

而随着航空航天技术的发展及新型惯性器件关键技术的陆续突破,捷联惯导系统的可靠性、精度将会更高。

捷联惯性控制器半实物仿真

捷联惯性控制器半实物仿真

捷联惯性控制器半实物仿真
杨江;于勇
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2006()z2
【摘要】介绍了多机、多任务、实时再入飞行器捷联惯性控制器半实物仿真测试平台的构建,以及相关的建模与仿真技术,其中包括飞行力学环境建模与再入飞行轨迹参数的生成、捷联惯性传感器建模与输出信息模拟、半实物仿真系统实时调度算法。

通过仿真实验在此平台上实现了对再入飞行器捷联惯性控制器的性能测试与检验,为再入飞行器捷联惯性控制器的研制提供了技术支持。

【总页数】5页(P717-720)
【关键词】捷联惯性控制器;半实物仿真;仿真测试平台;飞行轨迹
【作者】杨江;于勇
【作者单位】中国工程物理研究院电子工程研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于Simulink和VxWorks的捷联惯性导航系统半实物仿真研究 [J], 孙中杰;刘建平;李涛;卢亚和
2.基于虚拟场景的捷联图像制导半实物仿真关键技术 [J], 陶声祥;王书宇;沈欢
3.基于跟踪微分器的导引头半捷联稳定系统半实物仿真研究 [J], 赵刚;郭华;杨树兴
4.激光捷联导引头半实物仿真合成视线法研究 [J], 王艳奎;郑强;姬爽
5.捷联惯导半实物仿真测试系统研究 [J], 白云;黄孝文;赵俊峰
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光电校靶中捷联惯导轴线的表征校准方法

光电校靶中捷联惯导轴线的表征校准方法

文章编号:1002-2082 (2021) 03-0510-06光电校靶中捷联惯导轴线的表征校准方法杨海金,郝 芳,郭 明,张 平,高雪军,朱佳丽,费程波,卞臻臻,梁 琦(江苏北方湖光光电有限公司,江苏 无锡 214035)摘 要:光电校靶采用捷联惯导系统,需将惯导轴线用光电自准直系统表征捷联,用于对设备轴线的测量。

光电自准直系统所表征的轴线与惯导轴线的一致性是影响校靶精度的重要因素,为提高光电校靶系统测量精度和效率,提出了一种惯导轴线的光电表征和校准方法。

该方法是在分析测量结果偏差与一致性关系的基础上,采用实验数据拟合的方式得到自准直系统光轴与惯导轴之间的角度偏差值,用于系统修正,从而实现高精度校准。

通过试验,将传统光机校正法和光电校准法结合使用,可大幅度提高系统校正效率,同时得到惯导与光轴一致性精度在15″以内。

试验结果表明,与传统光学平晶引出的光机校正法相比,该方法的表征准确度和校准精度更高,适用于高精度惯性测量系统。

关键词:光电校靶;自准直;惯导;光轴一致性中图分类号:TN206; V249.3 文献标志码:A DOI :10.5768/JAO202142.0303003Characterization calibration method of strapdown inertialnavigation axis in photoelectric target calibrationYANG Haijin ,HAO Fang ,GUO Ming ,ZHANG Ping ,GAO Xuejun ,ZHU Jiali ,FEI Chengbo ,BIAN Zhenzhen ,LIANG Qi(Jiangsu North Huguang Opto-Electronics Co. Ltd., Wuxi 214035, China )Abstract :The strapdown inertial navigation system is generally used for photoelectric target calibration. The inertial navigation axis should be characterized by the photoelectric auto-collimation system for the meas-urement of the equipment axis. The consistency between the axis characterized by the photoelectric auto-collimation system and the inertial navigation axis is an important factor affecting the target calibration accuracy. In order to improve the measurement accuracy and efficiency of the photoelectric target calibration system, a photoelectric characterization and calibration method of the inertial navigation axis was proposed.This method was based on the analysis of the relationship between the deviation and consistency of the measurement results, and the angle deviation value between the auto-collimation system optical axis and the iner-tial navigation axis was obtained by fitting the experimental data, which was used for the system correction, so as to realize the high-precision calibration. Through the test, by combining the traditional optical machine correction method with the photoelectric calibration method, the calibration efficiency of the system could be greatly improved, and the consistency accuracy between the inertial navigation axis and the optical axis wasless than 15″ at the same time. The experimental results show that compared with the traditional optical收稿日期:2020-11-17; 修回日期:2021-03-27基金项目:中国兵器工业集团开发项目作者简介:杨海金(1981—),男,硕士,高级工程师,主要从事光电产品研发及总体设计方面的工作。

捷联惯导系统

捷联惯导系统




(3)无框架锁定系统,允许全方位(全姿态)工作。
(4)除能提供平台式系统所能提供的所有参数外,还可以提供沿弹 体三个轴的速度和加速度信息。
缺点:

但是,由于在捷联惯导系统中,惯性元件与载体直接固连, 其工作环境恶劣,对惯性元件及机(弹)载计算机等部件也 提出了较高的要求。


(1)要求加速度表在宽动态范围内具有高性能、高可靠性, 且能数字输出。
1.4捷联惯导系统的精度

惯性导航和制导系统对陀螺仪和加速度计的精度要求极高, 如加速度计分辨率通常为0.0001g~0.00001g,陀螺随机漂 移率为0.01°/小时甚至更低,并且要求其有大的测量范围, 如军用飞机所要求的测速范围应达10的9次方(0.01°/小 时~400°/秒)。因此,陀螺仪和加速度计属于精密仪表范 畴。

“数学解析平台”的原理简图
捷联惯导优点:

捷联惯导系统和平台式惯导系统一样,能精确提供载体的姿态、地 速、经纬度等导航参数。但平台式惯导系统结构较复杂、可靠性较 低、故障间隔时间较短、造价较高,为可靠起见,通常在一个运载 体上要配用两套惯导装臵,这就增加了维修和购臵费用。在捷联惯 导系统中,由于计算机中存储的方向余弦解析参考系取代了平台系 统以物理形式实现的参考系,因此,捷联惯导系统有以下独特优点。 (1)去掉了复杂的平台机械系统,系统结构极为简单,减小了系统 的体积和重量,同时降低了成本,简化了维修,提高了可靠性。 (2)无常用的机械平台,缩短了整个系统的启动准备时间,也消除 了与平台系统有关的误差。


为测量基准,它不再采用机电平台,惯性平台的功能由计算 机完成,即在计算机内建立一个数学平台取代机电平台的功 能,其飞行器姿态数据通过计算机计算得到,故有时也称其 为"数学平台",这是捷联惯导系统区别于平台式惯导系统的 根本点。由于惯性元器件有固定漂移率,会造成导航误差, 因此,远程导弹、飞机等武器平台通常采用指令、GPS或其 组合等方式对惯导进行定时修正,以获取持续准确的位臵参 数。如采用指令+捷联式惯导、GPS+惯导(GPS/INS)。美国 的战斧巡航导弹采用了GPS+INS +地形匹配组合导航。

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《2024年捷联惯性导航系统关键技术研究》范文

《捷联惯性导航系统关键技术研究》篇一一、引言捷联惯性导航系统(SINS)是一种基于惯性测量单元(IMU)的导航技术,其通过测量物体的加速度和角速度信息,结合数字积分算法,实现对物体运动状态的精确估计和导航。

SINS具有高精度、抗干扰能力强、无需外部辅助等优点,在军事、航空、航天、航海等领域具有广泛的应用前景。

本文将重点研究捷联惯性导航系统的关键技术,包括传感器技术、算法技术以及系统集成技术。

二、传感器技术研究1. 陀螺仪技术陀螺仪是SINS的核心部件之一,其性能直接影响到整个系统的精度和稳定性。

目前,常用的陀螺仪包括机械陀螺、光学陀螺和微机电系统(MEMS)陀螺等。

其中,MEMS陀螺因其体积小、重量轻、成本低等优点,在SINS中得到了广泛应用。

然而,MEMS陀螺的精度和稳定性仍需进一步提高。

因此,研究高性能的MEMS陀螺制造技术和材料,以及优化其工作原理和结构,是提高SINS性能的关键。

2. 加速度计技术加速度计是SINS的另一个重要传感器,其测量精度和稳定性对SINS的导航性能有着重要影响。

目前,常用的加速度计包括压阻式、电容式和压电式等。

为了提高加速度计的测量精度和稳定性,需要研究新型的加速度计制造技术和材料,以及优化其电路设计和信号处理算法。

三、算法技术研究1. 姿态解算算法姿态解算算法是SINS的核心算法之一,其目的是通过陀螺仪和加速度计的测量数据,计算出物体的姿态信息。

目前常用的姿态解算算法包括欧拉角法、四元数法和卡尔曼滤波法等。

为了提高算法的精度和实时性,需要研究新型的姿态解算算法,如基于机器学习的姿态解算方法等。

2. 误差补偿算法由于传感器自身的误差和外部环境的影响,SINS在运行过程中会产生误差。

为了减小误差对系统性能的影响,需要研究误差补偿算法。

目前常用的误差补偿算法包括基于模型的方法和基于数据的自适应补偿方法等。

研究新型的误差补偿算法和技术手段是提高SINS性能的重要方向。

四、系统集成技术研究1. 数据融合技术数据融合技术是将来自不同传感器的数据信息融合起来,以提高导航系统的整体性能。

展望捷联式惯性技术在舰艇上的应用

展望捷联式惯性技术在舰艇上的应用

展望捷联式惯性技术在舰艇上的应用
万德钧;程向红;王宇
【期刊名称】《舰船电子工程》
【年(卷),期】2007(027)001
【摘要】阐明捷联式惯性系统的特点和应用发展,介绍国内外舰载捷联式惯性系统的现状,列举现有国外产品的性能与特点,简述国产捷联式航姿系统产品.讨论捷联式惯性系统的关键技术,包括硬件和软件.最后,对发展我国舰载捷联式系统提出作者的见解.
【总页数】4页(P1-3,57)
【作者】万德钧;程向红;王宇
【作者单位】东南大学仪器科学与工程学院,南京,210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京,210096;东南大学仪器科学与工程学院,南京,210096
【正文语种】中文
【中图分类】U6
【相关文献】
1.舰艇惯性导航技术应用与展望 [J], 查月
2.捷联式光学稳定系统在光电桅杆上的应用 [J], 杨越;聂辉
3.惯性技术在军民市场应用前景与展望 [J], 张嵘
4.捷联式惯导系统在自行火炮上的应用 [J], 王伟
5.慕特在舰艇军医继续教育中的应用与展望 [J], 钱慧;季兴英;顾静;施云星;吕礁
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一种新型捷联惯导系统

一种新型捷联惯导系统

一种新型捷联惯导系统
裴晓亮
【期刊名称】《中国航天》
【年(卷),期】1985(000)002
【摘要】在1984年12月上旬举行的北京国际航空展览会期间,法国测量仪器制造公司在技术座谈中介绍了一种新型捷联惯导系统,代号为28SH。

该系统除了采用一般导航系统都具有的惯性平台、空速表、高度表和多普勒测速装置外,还装有一台地磁测量装置。

鉴于世界各地的地磁垂直分量都不相同,该地磁测量装置将飞机在某地所测地磁垂直分量与存贮在计算机内的世界地磁垂直分量
【总页数】1页(P24-24)
【作者】裴晓亮
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】P318.6
【相关文献】
1.捷联惯导系统中新型控制显示器的研制 [J], 刘鹏;孙永荣;刘建业;杜亚玲
2.一种新型微惯性测量组合捷联惯导系统的研究 [J], 任亚军;赵明
3.新型无陀螺捷联惯导系统导航方案设计及建模 [J], 李成刚;谢志红;尤晶晶;夏玉辉;魏学东
4.一种新型的单陀螺多加速度计捷联惯导系统 [J], 周百令;黄胜华;王寿荣;胡斌宗
5.一种新的捷联矩阵更新算法在无陀螺捷联惯导系统中的应用 [J], 赵龙;史震;马澍田
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,
专 业 技 术 的 了。个单
位的 专 家

教授

工程师 等
,
名 代 表参 加 了 这 次 大 会 威 海
市 的 市 领 导 专 程 到 会 看 望 了 代 表们
大 会 共 收 到论 文 大会交流
,


详 细 摘要 已 汇 编 成 论 文 集 出版

其中

篇 文 毋用一天 时 间 做 了
,
介 绍 近 年 来 我 囚卫 星 遥 感 和 航 空 遥 感 技 术 的 发 展 然 后 分 成 综 合遥 感 仪 器

,
在 会 议 上 发表 的 文 章 有

篇 会 议是在

中 国宇航学 会理 事
飞行器 惯性器件专 业委 员会 主任 杨 畅 国 防 科 技 大 学 讲师李 庭 芳
,
北 京 航 空 学 院付 教授 范跃 祖

西
北 工 业 大 学 付 教 授 郑愕
题 进行 了深 入的探 讨

,
上 海 仪 表 厂 高工 刘 汝滨 等 五 位 同 志 组 成 对 其 中 共 同关 心 的 一 些 技 术 问

,

中 国 自动 化
学 会 和 中 国 空 间 科 学 学 会 等 四 个 遥 感 专 业 委 员 会 联 合 召 开 了第 四 届 全 国 遥 感 技 术 学 术 交 流 会
,
以 氏春 光 机 听店 九 华 听 长 为 首 的
人领 导 小组 主 持 了这 次会 议 高级 工程 师

来 自 全 国 各地 从 事 皿感

,Байду номын сангаас
与会 代 表 一 致 认 为 这 次
大 会 开 得 很 成功
产 品交 流
,

会 议 把 学 术 交 流 与信 息
十 六字

,
产 品 结 合在 一 起 进 行
有创 新精神

既 是 学术 交 流 又 是 信 息
是贯 彻军转 民
,
方 针 的一 次 成 功 的尝 试
,
学 术 交 流 穿擂 信 息 产 品 展 览 把
各种 类 型 的 陀螺 仪 各 种 类 型 的 陀螺 仪

加速度表 的误 差模 型 加 速 度 表 的 研 制成 果及 应 用


惯 性 器 件 用 的传 感器 喷 性 器 件 的 测试 技 术
力矩器

微 型 电机 的 研 制成 果 及 应 用
惯 性 导 航 系 统的 仿 真 技术
惯 性 技术 在 航 天
,
为 解决 自己 的工 程 问题

同 时 了 解 到 有 关 单 位 的 惯 性 器 件 的 水 平 和 民 用 部 门对 惯 性 技 术 应 用 的 要 求
,
大 家 都 从 会 议 得到 信 息
,
,
与 有 关 单 位取 得联 系
,
达 成 初步 协

学 习 和 了解 到许 多 有 益 的东 西
这 样的会 效 果好

的 领 导 小组 主 持 下 进 行 的
与 会 代 表 对 报 告 作 了 认 真 的 讨论
,

对 今 后 的工 作提 出 了 宝 贵 的 建 议
信息交 流
,
气氛 十分热 烈
日 上 午 会 议 转 入产 品介 绍
北 京 航 空 学 院 付 教 授 范 跃 祖 在 大 会 上 介绍

了 惯 性 技 术 在 民 用方 面 的应 用 情 况
,
队 伍兴 旺 发达

这 种 学 术 会 议 对 于 促进 我 国 遥 感 技 术 和 应 用 的 发展 很 有 好 处

,
有 这 样 一 个 展 示 研 究 成 果 和 同行 学 术 交 流 的 机 会 而 感 到 高兴 度 的 全 国遥 感 技 术 交 流会

并建 议
年 再继 续 举 办 双 年 海 地


,

,
,
,
,
,
捷 联 式惯 导 系 统 学 术 交 流和 信 息

产品展览

中 国 宇 航 学 会 飞 行 器 惯 性 器 件 专 业 委 员 会 举 办 的 捷 联 式惯 导 系 统 学 术交 流 和 信 息
产品 船船

展 览会 于 工业总工司




日至



日在 杭 州 召 开 参 加 会 议 的 有 空 军 航 空 部

航空

航海

兵器

地质

石油

煤矿

建筑

交通 及水 利等 领
域 的应 用



产 品 及 信 息范 围 航海

惯 性 技术 应 用 于 航 天
等 领 域 的 产 品 及信 息

航空

兵器

地质

石油

煤矿

建筑

交通 及水利
各 种 性 能 及 不 同 用 途 的惯 性 导 航 系 统 各 种 性能 及 不 同 用 途 的陀螺 仪及 加 速度 表 各 种 性能 及 不 同用 途 的传 感 器




航天部

兵器 工业 部 个单 位

石 油工 业部

地 质部


电子 工 业 部 的 有 关 所 厂

,
北 京 航空学 院

国 防 科 技大 学
南 京航 空 学 院
西 北工 业 大学
南 京 工学 院 篇

哈 尔 滨 工 业 大 学 和 中 国 宇 航学
会 编辑 部 等
名 代表 会 议 共收 到 文 章
,
一 致 要 求 明年 继 续 开 这 样 的 会
中国宇航 学会 飞行 器惯性器件专业员会 决定在

月 举 办惯 性 器 件 学 术 交 流 和 信


产 品展 览 会

现 将 征 集论文 和产 品的要 求 通 知如 下
一 国 内 外惯 性 导 航 系 统






器件

元 部 件 的 发展 概 况 及 动 向 ,

理论研 究成果用 于实际 过这次会议 打 开 了思路 过这次 会议

, ,
形 式 和 内容 新 颖
代 表 们 一 致 认 为 这 次 会 议 沟 通 了研 通 通
,
究单 位 和使 用 单 位 的 关 系
,
供需直 接见 面
,
对 惯 导 技 术 及 惯 性 器 件 的 发展 起 了 很 大 作 用
大 家 了 解 到 同行 的 专 家 在 捷 联 惯 导 系 统 新 的研 究 成 果 代表 们一致认为
,
十 二 个 单 位 的 代 表 在 大 会 上 介 绍 了 本 单 位 的设 计
,

产 能力 以及最佳产 品
个单位 互 相洽 谈
,
,
有 的单 位 还在 大 会 上招 标

引 起 与 会 代 表 的极 大 兴 趣 多项
,


这 次会 议 共 有
,

粗 略 统计 取 得 联 系 或 达 成 初 步 协 议 的 共

并取 得 了可 喜 的成绩
,
,
并 得到 广 泛 的应 用 这 次会 议
,

随 着 国 民 经 济 建 设 的 发展
,
遥感 事业 将会有 更 大 的飞跃 们 发 丧 了 一 些 较 好 的论 文
青 年科技 工 作者 代表 占
,


,
标 志 着我
池们都 为
国遥 感 技术 事 业蓬 勃 发展 代 丧们 都 认 为

,
同 时 也介 绍 了 当前 国 外 的 微 波 遥 感 应 用 等四 个 小 组
,
遥感技术
料 是


地物波谱

遥 感 图象 处 理
代表
们 相 互提 间
深 入探讨

取 长补 短
,
为 今 后 的 科 研 方 向提 出 新 的 要 求
,
并 相 互 索 取 科研 资
图 象处 理 结果 比 比 皆

会 议 表 明 我 国 的 遥 感 技 术 正 在 向纵 深 发 展

力 矩器

微 型 电机
惯 性 导航 系 统用 计算 机
各 种 性 能 及 不 同 用 途 的惯 性 器 件 测 试 设 备 有 关 赓 性器 件

元 部件的加 工能 力 的信 息



第四 届 全 国遥感技术交流会


日至 日在 山 东 省 威 海 市
,
由 中 国宇 航 学 会

,
亨国航 空 学 会
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