RBF神经网络在单轴旋转惯导系统轴向陀螺漂移辨识中的应用

在激光陀螺单轴旋转惯性导航系统中,单轴旋转可以自动补偿垂直于旋转轴上的惯性器件误差,却不能消除旋转轴方向上惯性器件的误差,因此单轴旋转惯性导航系统的导航精度主要由轴向陀螺漂移决定.提出了一种基于径向基函数神经网络的轴向陀螺漂移辨识方法,利用系统纬度误差和温度变化量作为训练集,针对系统热态、冷态两种情况对RBF神经网络进行训练,对轴向陀螺漂移的辨识精度达到0.0003°/h.试验结果表明:该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移,使系统达到较高的导航精度,满足实际应用的需要.     

光纤陀螺在车载惯性平台稳定回路中的仿真

为了延长车载惯性平台的使用寿命并提高其稳定精度,在原有平台机械结构的基础上,提出采用光纤陀螺代替原有的挠性陀螺作为惯性平台的敏感元件,并重新建立了平台系统稳定回路的数学模型。仿真研究表明该数字稳定回路具有较好的动态和稳态性能,能够满足系统的设计要求。经实验验证,该光纤陀螺惯性平台系统已实现功能要求。     

一种综合的陀螺动态建模方法及仿真

在介绍和分析动态建模方法的基础上,将各种方法的优点进行综合,设计出一种综合的陀螺动态建模方法.通过仿真实验验证了该方法的可性行和精度;并推断出"当存在量测噪声情况下,只要保证陀螺系统原有动态特性不变,可以对陀螺动态模型进行简化,同时利用量测噪声统计特性对辨识结果进行修正处理来逼近真实系统"的命题.     

机械抖动激光陀螺小时延信号处理方法的研究

去除抖动信号是机械抖动激光陀螺信号处理电路的重要工作,针对目前现有的机械抖动激光陀螺解调方法存在的缺陷,本文提出了抖动剥除和FIR滤波器相结合的一种解调方法,以满足机抖激光陀螺在快速跟踪中的应用要求。实验结果表明,抖动剥除后,陀螺计数脉冲中的抖动信号衰减了近75dB,可以直接用于精度要求不高实时输出角速率的场合。抖动剥除后用低阶的FIR低通滤波器滤除剩余的抖动偏频量和高频噪声,在保证小时延的基础上提高了精度。     

半球谐振陀螺动态实验建模

为了建立半球谐振陀螺的误差模型,分析和介绍了半球谐振陀螺工作原理及其系统回路组成,并建立了半球谐振陀螺力反馈模式下的动态理论模型.为解决理论设计模型与实际模型的不一致,提出了以实验数据的曲线拟合度为指标的半球谐振陀螺动态模型建模方法,并通过实验证明了该方法可以用于半球谐振陀螺动态建模,并且能够确保模型的精度.     

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。     

基于梯度变化率的IMU系统慢变趋势补偿方法

针对IMU系统受温度影响误差输出较大,基于现有的惯性器件温度补偿方法已经无法满足导航精度要求,通过对QMEMS陀螺进行温度特性试验,分析总结出QMEMS陀螺受温度影响的主要因素为上电启动温度以及单位时间内温度梯度变化率,进而提出了一种主要基于温度梯度变化率的温度补偿方法,采用线性分段参数进行推导并进行在线补偿,实验结果表明,补偿后的三轴陀螺零偏都降低了至少2个数量级,输出慢变趋势补偿为渐进平稳,导航系统最大位置误差降低了50%,同时姿态误差也有明显的降低。     

基于鲁棒调节和目标值滤波的CMG群力矩控制

为实现控制力矩陀螺群高精度快响应力矩控制,提出了一种基于鲁棒调节和目标值滤波的控制方法。建立了采用永磁直流无刷力矩电机的框架伺服系统数学模型,根据被控对象的传递函数设计了鲁棒调节器,针对装置状态可观测的特点对鲁棒调节器进行了简化,提出了镇定补偿器和伺服补偿器的关键参数计算方法,实现了转速控制的渐近调节且确保了动态性能指标,并提出采用目标值滤波器进一步加强系统的动态跟踪性能;在此基础上,依托金字塔安装构型的控制力矩陀螺群实现了系统力矩快速精确输出。MATLAB仿真结果表明:所提出的控制算法对1N·m的力矩阶跃信号控制误差较传统比例-积分-微分算法降低了65.7%,响应时间减少了37.2%;对sin(20πt)N·m的正弦力矩跟踪时,可将力矩输出误差稳定在±2.1%之间。     

水下旋转平台惯导的单点校正算法

为增强惯性器件误差可观测度,满足高精度导航要求,基于平台方位旋转技术,设计了水下旋转平台惯导系统(ARGINS)陀螺漂移的单点校正算法。首先,引入旋转平台惯导的误差方程,利用Laplace变换分析了陀螺漂移和加速度计零位偏置对系统时域特性的影响;其次,设计了针对水下旋转平台惯导的单点校正算法,包括旋转平台惯导的初始对准、状态切换以及方位陀螺漂移的单点校正;最后,对单点校正算法进行了仿真实验。仿真结果表明:该单点校正算法可有效估计和补偿方位陀螺漂移,同时降低东、北向陀螺漂移以及加速度计零位偏置对系统误差的影响,有效抑制后续导航误差发散现象,提高导航精度。     

激光陀螺捷联惯导系统元件误差自标定技术

通过设计一种实用的激光陀螺捷联惯性导航系统自标定算法,保证在外场使用情况下,能对惯性器件误差(三个陀螺漂移和三个加速度计零位)进行精确标定,确保系统长期使用精度.在完成算法设计的基础上,进行了仿真计算,取得满意的仿真结果.     

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。     

基于实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中,捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出了基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出了四元数约束插值算法,可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提出算法的有效性,完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

利用实际飞行数据插值的INS/GNSS组合导航仿真轨迹发生器

针对INS/GNSS组合导航仿真中捷联惯导系统陀螺、加速度计信号高精度模拟问题,提出基于实际飞行数据插值的动态轨迹解析生成仿真算法。对转换到地心惯性坐标系中的载体姿态、位置和重力场数据进行关于时间的样条函数插值,得到载体坐标系下陀螺角速率、角增量以及加速度计比力积分增量的高精度分段解析表达式。使生成的陀螺、加速度计信号符合载体运动学和动力学特性,反映杆臂效应影响,同时与经事后处理的实测GNSS伪距、伪距率等数据特征保持一致。提出四元数约束插值算法,其可满足四元数解析插值时范数为1的约束限制条件。基于某实际无人机飞行数据,验证了所提算法的有效性,其完全满足组合导航动态仿真精度要求。该算法也适用于其他高精度高动态导航系统和刚体运动控制仿真中的角运动、线运动传感器信号模拟。     

超流体量子干涉陀螺的研究现状与应用

超流体干涉陀螺是一种基于量子微观领域实现角速率测量的新型量子陀螺,具有超高精度、超高灵敏度、小体积的优势。为深刻理解和准确掌握超流体干涉陀螺研究中的关键技术和发展趋势,对国内外相关研究进行了总结分析,并对超流体干涉陀螺的潜在应用进行了展望。首先,阐述了从超流体3 He量子干涉陀螺到超流体4 He量子干涉陀螺的发展历程;然后,详细分析了该陀螺的驱动方式、量程扩展、精度优化、高灵敏度结构设计等方面的技术研究现状,分析了超流体量子干涉陀螺相关技术的发展趋势;最后,基于超流体干涉陀螺的超高精度测量特性,展望了超流体量子干涉陀螺在惯性导航、地震学、大地测量等研究中的应用前景。     

基于阵列式探测器的舰载高能激光武器动态精度试验方法研究

对高机动目标的跟踪、瞄准精度是舰载高能激光武器系统的重要性能指标之一,也是未来装备状态鉴定和列装定型工作的主要考核项目。以舰载高能激光武器为研究对象,系统分析了其动态精度试验的技术特点,在此基础上,针对其跟踪瞄准精度要求高的实际问题,提出了基于阵列式探测器的试验和数据处理方法,能够有效完成对舰载高能激光武器动态精度的试验与评估。     

捷联惯性系统中 IMU 安装误差及陀螺漂移的估计

为减小IMU 安装误差及陀螺漂移对捷联惯性系统导航参数精度的影响,采用速度/姿态角组合匹配传递对准模型的误差方程和IMU的安装误差角方程结合的方法组成新的滤波器模型,并引入改进的BP神经网络算法,实现了IMU安装误差及陀螺漂移的快速有效估计.为对捷联惯性导系统的各项导航参数进行修正和补偿、提高导航精度提供了依据.     

二位置数字捷联寻北仪的设计与实现

陀螺寻北仪作为一种定北装置,在军事和民用定向中应用愈来愈多.讨论了二位置寻北算法,该方案能利用转位消除陀螺的常值漂移,而且陀螺的随机漂移影响也小,寻北时间短且能达到很高的精度.在阐述了寻北算法的基础上,介绍了系统的数字化设计和实现.实践证明该寻北仪各项指标达到了设计要求.     

一种陀螺随机漂移的高精度组合建模方法

随机漂移是制约陀螺精度的一个重要因素,提出了一种对陀螺随机漂移精确建模的方法.利用小波降噪技术消除信号中的高频噪声,再将降噪后的数据序列平稳化,对平稳化后的数据序列进行AR建模、卡尔曼滤波,得到陀螺随机漂移的估计量.用Allan方差等方法对仿真结果进行了检验,表明了该方法的有效性.该模型可用于补偿惯导系统中陀螺漂移产生的随机误差,以提高制导精度.     

提高陀螺经纬仪光电测角装置测角精度研究

结合陀螺经纬仪的寻北实现,对影响陀螺经纬仪光电测角装置测角精度的几个可能的因素进行了分析,这些因素包括光源发光的不稳定性、成像中心位置变化、CCD像元响应的不均匀性及非线性、机械形变和光路装调误差等。针对主要误差因素提出了提高该光电测角装置精度和稳定性的措施,为高精度光电测角装置的设计和实现提供参考依据。     

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。