带减振器机抖激光陀螺惯性测量单元标定方法研究

由于减振器会产生形变,使得带减振器的机抖激光陀螺惯性测量单元(IMU)不能使用由精密转台提供姿态基准的标定方法进行标定.提出了一种带减振器的机抖激光陀螺IMU标定的新方法,该方法先将IMU固联在精密转台上,不启动陀螺,依靠转台提供姿态参考标定出加表各误差参数;在此基础上装上减振器,设计了IMU陀螺误差参数标定路径,根据...     

地磁陀螺复合测姿系统误差补偿方法

针对三维地磁姿态检测系统不能独立求解姿态角的问题,提出了一种基于地磁陀螺复合的弹丸姿态检测方法,在分析MEMS陀螺误差来源的基础上,建立了二维MEMS陀螺的误差模型,通过最小二乘法拟合求得误差补偿系数,最后利用补偿算法对二维MEMS陀螺的两路角速度输出矢量进行校正。经过一系列实验,结果表明,校正后的角速度矢量的零偏基本消除,误差波动幅值明显减小,利用角速度矢量计算得到的偏航角误差减小到1.757 7°,测量精度提高提高近12倍,基本能够满足三维地磁传感器姿态检测系统对外部基准角的要求。     

激光陀螺零偏误差复合信号补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统,激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求,研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性;在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上,引入二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上的压电陶瓷的输出信息进行复合建模;利用非线性拟合能力强的支持向量机算法,针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明,该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

光纤陀螺标度因数的精确标定与补偿

根据光纤陀螺信号静态漂移的数学模型,提出了一种迭代标定方法,可以精确地补偿光纤陀螺的标度因数和安装偏角误差.考虑光纤陀螺标度因数与温度的非线性关系,采用了BP神经网络进行温度补偿,取得了理想的效果.     

基于复合信号的激光陀螺零偏误差补偿分析

作为一种集成了光学、电学和机械力学的复杂系统，激光陀螺可以精确地测量物体的角速率输出。为了满足惯性导航系统长时、高精度的测量要求，研究了激光陀螺内部不同类型的传感器与激光陀螺零偏误差之间的特性，在传统的基于温度的零偏误差补偿方法的基础上，引入了二频机抖激光陀螺内部温度传感器、光电二极管和粘在抖动机构上压电陶瓷的输出信息进行复合建模，利用非线性拟合能力强的支持向量机算法，针对不同类型信息与二频机抖激光陀螺零偏误差的相关性对模型进行优化。实验结果表明，该二频机抖激光陀螺零偏误差补偿模型的补偿精度高于传统的补偿方法。     

光纤捷联惯导系统快速标定方法

为降低光纤捷联惯导系统标定对转台的要求,缩短标定时间,提出了一种利用双轴转台完成的八位置标定方法.根据光纤陀螺和石英加速度计的简化输出模型,在双轴转台上合理选择编排八个标定位置,利用输出脉冲量对光纤惯组的27个参数进行解算.通过数学仿真,该方法与使用传统方法标定精度相当,但标定时间短,方法简单易行.     

光纤陀螺仪(FOG)技术及发展应用

介绍了当前惯性导航领域一门新型技术光纤陀螺仪(FOG)的基本原理、类型及两种典型光纤陀螺仪的结构,分析了光纤陀螺仪的误差及消除误差的方法,通过介绍光纤陀螺技术发展的过程及世界各主要国家在光纤陀螺实用化方面取得的进展,指出了光纤陀螺仪与其它光学陀螺相比具有的优点及良好的发展前景。     

光纤陀螺随机漂移分析与建模方法

随机漂移是影响光纤陀螺精度的重要因素。根据光纤陀螺静态漂移测试信号,利用Allan方差法对光纤陀螺随机漂移误差进行了分离和辨识,并分析了系数拟合过程中最小二乘法的病态矩阵问题。最后探讨了利用AIC准则和长自回归法建立光纤陀螺随机漂移ARMA模型的方法,为进一步对光纤陀螺输出信号进行滤波处理奠定了基础。     

双轴平台动力调谐陀螺漂移补偿技术

在双轴平台动力调谐陀螺惯导系统中,动力调谐陀螺仪漂移与测量轴重力分量密切相关.根据动力调谐陀螺与重力相关漂移项的特点,提出了双轴平台陀螺漂移误差的补偿方法.通过安装在双轴平台上的加速度计测量载体姿态,并计算重力在陀螺两个测量轴的分量,建立了陀螺漂移模型,对方位漂移进行补偿.实验证明,该方法有效地提高了双轴平台方位漂移精度.     

空中目标运动参数实时测量系统

为了实现对飞机等远距离空中目标运动参数的实时测量,设计了目标自动跟踪测量系统,并对该系统的硬、软件组成及关键技术进行了研究。组建验证样机,进行软件框架设计及功能模块分析,通过实测实验详细测试了系统的工作性能。静态验证实验结果表明:测距结果稳定在1mm以内,方位测量结果稳定在5″以内。动态验证实验结果表明:对运动目标的实时测距误差为2mm,实时测距频率为5Hz;方位测量误差为0.05°,姿态测量误差维持在0.2°以内,方位和姿态实时测量频率均为20Hz。因此,系统满足空中目标运动参数稳定可靠、高精度的自动实时测量需求。     

光子晶体光纤在陀螺上的应用

从光子晶体光纤的原理出发,对其在光纤陀螺领域的研究现状与应用现状进行介绍。光子晶体光纤是一种新型微结构光纤,可以使用单一材料制造,通过设计微结构对光纤的折射率进行调节和匹配,以获得不同的光学传播特性,通过形状双折射来获得保偏性能的光子晶体光纤可以提供比传统光纤优异的偏振特性,改善光纤陀螺的偏振误差。此外,光子晶体光纤还具有弯曲损耗小、磁敏感度低、抗辐射等特点,能有效降低环境因素引起的陀螺误差,提高光纤陀螺的环境适应性,被认为是下一代光纤陀螺的理想选择。     

恒速偏频激光陀螺系统航向敏感误差的在线标定与补偿

以单轴恒速偏频激光陀螺系统为研究对象,建立了静基座初始对准时系统中标定参数变化误差对航向敏感误差影响的数学模型。为克服外场测试环境下难以分别精确估计各标定参数的限制,提出将安装关系矩阵参数误差对航向敏感误差的作用视为一个整体进行标定;不需要外部基准,即可基于最小二乘算法实现航向敏感误差系数的在线标定。采用标定得到的航向敏感误差系数,利用原理样机进行了在线补偿精度实验测试。实验结果表明,所提出的在线标定与补偿方法能够有效消除航向敏感误差,提高初始对准航向角精度。     

机械抖动偏频激光陀螺静态测角方法

阐述采用机械抖动偏频激光陀螺进行静态角度测量的原理,分析测角随机误差与激光陀螺角随机游走系数、测量时间的关系,通过转台分度误差实验验证了测角随机误差公式。采用排列互比法对测角系统误差和转台分度误差进行分离。实验与理论分析表明,静态测角方法具有良好的环境适应性和稳定性,测角随机误差优于0.26″,系统误差优于1″。最后分析了进一步减小测角随机误差和系统误差的措施。     

水下集矿作业车运动光学实时跟踪测量系统

集矿作业车是大洋采矿系统的关键技术,在实验定型阶段,高精度的测量集矿作业车的运动学参数是检验集矿作业车的牵引、控制等模块性能必不可少的环节。针对集矿作业车在水中行进、活动范围较大的特点,提出了利用广角镜头进行双目交会测量的光学方法,实现了集矿作业车运动轨迹实时跟踪测量系统。该系统首先在实验室内利用网格板对广角镜头的畸变进行修正;其次,在现场,根据场景中的自然特征,在室内标定的基础上,修正镜头畸变,标定摄像机内外参数;最后,两台摄像机跟踪集矿作业车上的合作特征,实时交会测量获得集矿作业车的运动轨迹,包括位置、速度等。该系统的测量结果与全站仪测量结果的残差为5mm。系统已正式通过验收,并投入使用。     

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。     

去偏光纤陀螺轴向磁漂移补偿技术研究

在垂直于光纤环面的轴向磁场作用下,去偏光纤陀螺产生的磁漂移与轴向磁场大小BA、光纤长度L、光纤环半径r、光源平均波长λ线性相关。而对于一制作完毕的去偏光纤陀螺,光纤长度L、光纤环半径r、光源平均波长λ相对固定,此时轴向磁漂移只与轴向磁场大小成线性关系。通过实时测量轴向磁场大小,根据轴向磁漂移补偿模型,实时软件补偿光纤陀螺的轴向磁场灵敏度。实验结果表明,通过软件补偿方法,在12 G轴向磁场下,可将去偏光纤陀螺的轴向磁场灵敏度从0.49(°)/h/G抑制到0.008(°)/h/G,磁漂移降低了2个数量级。     

火箭弹载捷联惯导在线标定中旋转运动方案设计

在火箭炮发射之前,需要对弹载捷联惯导各个误差参数进行标定,通过在捷联惯导标定过程中加入横滚运动可以提高误差参数的可观测性,从而提高标定精度。但当前研究中没有给出标定时弹体横滚运动的具体参数,不利于实际应用。对弹载捷联惯导标定过程中的误差进行了计算分析,得出在标定开始阶段当弹体横滚运动加速转过0.2π角度时,对陀螺常值漂移标定效果最好,并通过对比仿真实验,结合实际分析得出了弹体射前标定阶段的最优运动参数。     

正弦波调制的光纤环本征频率测量方法

为了弥补传统光纤环本征频率测量方法中方波调制存在死区的缺陷,提出正弦波调制的本征频率测量方法。对正弦波调制下的光纤陀螺输出信号进行分析,得到二次谐波幅度与调制频率间的二次函数关系,通过计算抛物线顶点即可求得本征频率。依据该原理对已有的光纤陀螺进行升级改造,研制了一套本征频率测量系统。试验结果表明:该方法可达到1×10-5的测量精度,是一种成本低、精度高的光纤环本征频率测量方法。     

基于光学辅助标定的机载惯导初始对准关键技术

针对当前航空兵部队飞机执行作战、训练任务出动快速,急需提升机载惯导系统初始对准时间和精度的需求,提出一套适合机载惯导系统快速对准的新体系结构方法,包括基于光学辅助标定的载机航向角测量基本原理、工作流程、测量算法及算法误差分析.基于上述技术与方法,从算法实现精度角度,对算法涉及的关键指标进行仿真验证,为光学辅助系统设计与...     

基于角速率输入的圆锥误差补偿算法

针对光纤陀螺姿态测量系统中利用角速率拟合角增量进行圆锥误差补偿精度下降的问题,在陀螺仪角速率输入下,采用参数解析法优化的三子样算法,直接利用陀螺的角速率输出进行圆锥误差补偿。同时考虑工程实际中滤波器的影响,推导滤波角速率输入下三子样误差补偿算法的具体表达形式。仿真分析表明：参数解析法优化的角速率输入圆锥误差补偿算法优于传统算法;而针对滤波器引入的不可忽略的算法误差,可通过修正圆锥算法系数进行补偿。