激光陀螺及其应用展望

激光陀螺捷联式惯性导航系统在航空、航天和航海领域中正在开始被采用。本文对激光陀螺的主要优点及应用展望作一粗略介绍。着重谈如下三个方面的情况,即斯佩里公司研制的船用火控系统姿态基准MK16MO d 11稳定元件,用于空对地战术导弹中段制导的SLIC-151MU惯性测量装置,以及霍尼韦尔公司研制的用于飞机的LINS激光陀螺惯性导航系统。通过这些系统的介绍可以看出,对捷联式惯导来说激光陀螺所具有的一些独特优点,以及在其它领域中的一些良好应用前景。     

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。     

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。     

水晶片的几个光学性能(一)

本文计算了四频差动陀螺中所使用的水晶片的几个光学性能,其中有旋光性消除激光偏振的椭圆度,激光没有严格过光轴所引起的差分损耗。洋细地分析了后者带来的恶果,提出有效措施,曾使激光陀螺的性能大为改善。     

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。     

光学材料抛光亚表面损伤检测及材料去除机理

抛光后光学元件仍然存在亚表面损伤,它降低光学元件的抗激光损伤能力和光学性能,为去除抛光亚表面损伤以提升光学元件使用性能,需要对其进行准确检测和表征.首先,采用恒定化学蚀刻速率法和二次离子质谱法分别检测水解层深度和抛光杂质的嵌入深度.然后,使用原子力显微镜检测亚表面塑性划痕的几何尺寸.通过分析表面粗糙度沿深度的演变规律,研究浅表面流动层、水解层和亚表面塑性划痕间的依存关系.最后,建立抛光亚表面损伤模型,并在此基础上探讨抛光材料去除机理.研究表明:水解层内包括浅表面流动层、塑性划痕和抛光过程嵌入的抛光杂质;石英玻璃水解层深度介于76和105nm之间;抛光过程是水解反应、机械去除和塑性流动共同作用的结果.     

激光陀螺的现状与展望

前言本文是想介绍及评述激光陀螺近年来的工作,展望未来,重点是国内的进展及问题,同时谈一点国际先进水平及动向。由于作者原来不是这种专业,不懂使用,且受水平与见闻的限制,报告此题目有一定困难。当考虑到让使用单位的同志了解激光陀螺的重要性之后,只好知难而进,尽力而为了。陀螺仪是惯性导航的主要元件之一。按情报所的提法,根据陀螺仪发展的阶段性来     

光纤陀螺一维惯性角度测量误差标定技术研究

针对光纤陀螺的一维惯性角度测量系统长期工作时产生较大的随时间累积误差,提出了一种新型角度测量误差的实时标定方法。此方法基于光学三角法测距的原理,利用2个激光位移传感器测量的位移实现角度的实时测量,在高精度转台上对测试系统进行了实验验证,通过最小二乘拟合法对误差进行了补偿。实验结果表明,该系统的角度测量范围±10°,角度测量精度±0.005°,为光纤陀螺在长时间角度测量方面提供了角度基准。该标定技术使用非接触光学测量方法,对被测物体表面无损伤。     

不同光窗激光点火器耐压性能模拟及发火试验研究

为探究不同光窗材料激光点火器耐压性能及对激光点火器发火功率的影响,得到适用于激光点火器最佳光窗材料.通过ANSYS仿真软件建立光学窗口式激光点火器模型,研究蓝宝石、石英玻璃和K9玻璃3种光窗材料对不同光窗厚度下光窗应力和应变的影响,并搭建激光点火系统进行点火试验,测试其发火功率.结果表明:光窗越厚,耐压性能越好.蓝宝石...     

机械陀螺稳定式激光导引头建模与仿真

通过对机械陀螺稳定式激光导引头工作原理进行分析,在测量系下推导了误差角与视线角及弹体姿态角与陀螺框架角运动之间的关系方程。分析了探测器工作原理,建立了误差角与光斑中心偏移量及陀螺进动控制电压的关系,建立了陀螺的动力学模型。通过数学仿真对所建模型进行了分析,验证了模型的可行性,为激光导引头的设计提供理论支撑。     

机电系统故障—时间应力的关联分析技术研究

时间应力测量装置技术是一种测量和存储各种应力数据以及对这些数据进行挖掘与分析的技术。简要介绍了时间应力的基本概念及其研究应用的发展历程。在此基础上,提出了基于故障模式、影响及应力分析(FMESA)的时间应力与机电系统故障的定性关联分析方法和基于多元logistic回归的定量关联分析方法。最后,以某型航空地平仪为对象进行了案例研究。案例分析结果表明,文中提出的时间应力与机电系统故障的关联分析方法能分析出影响系统性能的关键应力因素,为机电系统的故障诊断及故障预测提供基础。     

陀螺转子正、反转监控效果的研究

简要分析了利用陀螺监控技术提高平台罗经系统精度的基本原理及各种监控方法的特点,介绍了采用监控陀螺正、反转对陀螺进行在线测漂及补偿的实验方案,并对采用挠性陀螺进行监控试验所获得的数据进行了分析总结。     

“下反”式炮长微光瞄准镜稳像系统的设计与实现

针对“下反”稳像式炮长瞄准镜只能稳定昼视光路,而不能稳定微光夜视视场的问题,设计了独立的电子稳像系统。采用AVR单片机设计了信号采集模块,利用外部中断实时获得炮长瞄准镜中陀螺仪输出信号,并用动态循环法控制数码管准确显示。设计DSP电子稳像模块通过串口中断与AVR单片机通信,将陀螺仪信号换算成图像的运动矢量,然后采用平移变换模型对图像的抖动进行补偿。为了检验稳像系统的性能,进行了微光瞄准镜稳像实验,结果表明：电子稳像系统能够较好地稳定微光夜视图像,提高了炮长夜间观察瞄准目标的能力。     

动力调谐陀螺随机速率漂移模型及其分析

应用典型相关分析,主成份分析和多因变量逐步回归分析方法,对陀螺仅随机速率漂移与温度的关系数推进行了分析。文中得出了一些有益的结论,并建立了陀螺仪随机速率漂移与温度相关的数学模型。     

基于小波神经网络的MEMS陀螺输出预测方法

为了解决弹载MEMS陀螺实时输出预测问题,提高陀螺输出预测精度并减小计算量,通过分析弹载陀螺信号时间序列特性,结合小波分析和神经网络两种方法的优势,提出了一种基于小波神经网络的MEMS陀螺输出预测方法。选取并优化神经网络结构参数,利用实测陀螺数据对建立的小波神经网络进行训练,并预测出未来一段较短时间的陀螺输出值。与陀螺实测值和ARMA模型预测结果的对比发现,小波神经网络方法有效地提高了MEMS陀螺输出预测的精度、减小了计算量,从而验证了该方法的有效性和精度。     

简易方便的陀螺漂移微机测试系统

本文介绍了一种采用微计算机的简易方便的陀螺漂移测试系统。它利用低成本高分辨率的A/D转换装置完成陀螺漂移及温度的测量。本系统能实时地对陀螺漂移进行计算、分析、显示和记录,并对陀螺温度实施精确的控制。     

平行度动态测量的新方法

平行度测量是舰船设备系统标校的前提,传统的平行度测量方法需要依赖"星"或"标"的配合,由于舰船所在位置的限制,可能不具备设置"星"或"标"的条件,利用夜空的星星也很受限。为克服环境条件对标校的限制,可以采用角速率陀螺作为传感器动态测量指向设备的平行度,推出了计算俯仰和旋回零位误差的公式,并对器件误差的影响进行了估算,计算结果说明现有的角速率陀螺器件的精度能满足本测量方法的需求。该研究成果可在舰船设备系统标校中运用,以克服传统方法依赖外界条件的难题。     

炮控系统性能试验中角位移量的几种测量方法

炮控分系统是主战坦克等地面攻坚武器系统的重要组成部分,在坦克全系统定型试验前,必须进行分系统的试验测试。国内目前使用的测试方法和测量设备还停在五六十年代的水平,为适应主战坦克武器系统的发展,必须研制一套测量精度高、自动化程度强的测量设备。介绍了以计算机为中心构建的炮控性能参数测试系统的组成与工作原理,讨论了炮控系统性能试验中利用CCD传感器与坐标靶、PSD传感器与电子靶、点光源与CCD传感器、激光(光纤)陀螺传感器或电测法进行角位移量测量的几种方法。     

基于单神经元PID的方位保持仪温控系统的仿真

由于方位保持仪的核心元件陀螺易受温度的影响,常采用温控系统控制其工作的环境温度来保证它的精度与性能.通常采用的传统PID控制方法虽然简单,但由于系统存在非线性因素,控制效果不是很理想.提出一种基于单神经元自适应PID的控制算法,利用单神经元的自学习,自适应能力,实现对方位保持仪温控系统的快速实时在线控制.仿真结果表明该方法优于传统的PID控制算法,是行之有效的.     

基于模糊神经网络的陀螺温控系统故障诊断

针对故障诊断知识具有模糊性的特点,在基本前向神经网络的基础上,提出了一种适用于挠性陀螺温控系统的串形结构多层前向模糊神经网络(FNN)的故障诊断方法,并给出了网络的结构和学习方法。仿真结果表明,将模糊理论和神经网络方法结合在一起,可以准确地对陀螺温控系统进行故障诊断,证明了该方法行之有效。