转台-陀螺飞轮标定系统误差灵敏度分析方法

陀螺飞轮是一种适用于微小航天器的新型姿态测控一体化装置,利用转台对其进行多位置标定是提高其测量性能的主要途径。为保证标定精度,从陀螺飞轮标定原理和标定误差来源出发,全面考虑转台自身定位误差、轴线回转误差、垂直度误差、相交度误差、以及转台与陀螺飞轮间安装误差等因素的影响,基于多体系统理论推导了多误差因素作用下的误差传递机理,在此基础上,基于Sobol法分析了全局误差灵敏度,得到了各误差因素对标定基准量影响程度的定量分析结论,实现了关键误差溯源。分析结果为有针对性提升标定系统关键误差指标及标定试验的优化设计提供了理论依据。     

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.     

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。     

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。     

机抖激光陀螺减振系统的模态分析

通过对惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)进行减振,可以减小外部冲击、振动对IMU正常工作和测量精度的影响,提高系统导航精度。基于patran/marc有限元分析软件对激光陀螺IMU的减振系统进行模态分析,得到减振系统主要的模态及频率。主要通过仿真分析了减振橡胶块的温度、轴向压缩量和径向压缩量三项关键因素对减振系统模态的影响,提出了一种IMU减振系统的优化设计方案。结论表明:可通过改变结构参数方式来调整减振系统参数,从而满足机抖激光陀螺惯导的应用要求。     

高精度惯测组合标定误差分析

惯性测量组合(IMU)标定误差分析对于惯性导航系统性能评估、误差分配和器件设备选型具有重要意义,但目前关于高精度IMU标定误差的定量讨论很少。借助四元数旋转矢量理论建立了转台轴正交度误差和转角控制误差模型,结合IMU测量误差的表示,定量分析了一种典型多位置标定编排方式下的标定误差。仿真结果和捷联惯性导航系统的试验结果证实了标定误差分析的正确性。     

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。     

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.     

机抖激光陀螺抖动控制回路的解耦设计

抖动控制是影响机械抖动激光陀螺性能的重要因素,基于激光陀螺的抖动动力学响应特性,研究了一种抖动控制回路解耦方法,指出相位反馈能实现机抖激光陀螺抖动谐振频率的稳定跟踪。稳定跟踪抖动谐振频率时,如果在抖动位置零点改变驱动信号幅度,则抖幅响应可以简化为一阶惯性系统响应,抖幅控制支路可以从抖动控制回路中解耦为一阶控制回路,实现抖动控制回路的解耦,提高了激光陀螺抖动系统的控制性能。     

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。     

舰载雷达有源标校方法研究

为了对舰载雷达进行准确、快速标校,讨论应用有源标进行舰载雷达标校的方法以及应注意的几个问题。介绍了该方法的原理,给出了相关数学模型及公式,并进行了数据分析。应用该方法能够同时对舰艇上安装于不同位置的多部雷达进行标校。该方法已在某型舰艇两部雷达标校中得到成功应用。     

战车火炮姿态测量系统原位标定技术和方案设计

为了降低姿态测量系统的启动漂移和标定误差,提高测量和导航精度,针对系统安装特色,提出了一种原位快速标定方案。分析了系统可观测性,利用等效陀螺信息推导了多位置原位标定方案;研究了最优标定和次优标定问题,分析了标定精度和坡度之间的关系;设计了一种针对系统安装特色的多位置编排方案,完成了大坡度范围下的原位标定。仿真结果表明:方案要求简单,应用范围广,能够完成大坡度范围下高精度快速标定,具有重要的工程应用价值。     

低频UWBSAR辐射校准模型

低频超宽带合成孔径雷达(Ultra Wide Band Synthetic Aperture Radar,UWBSAR)的辐射校准是系统研制和应用过程中必须面对的课题。低频UWBSAR的特点使得常规SAR辐射校准技术不再适用。充分考虑校准参数随频率和方位角的变化,给出适合该系统的辐射校准方法,得到低频UWBSAR图像辐射校准模型。利用该模型,对系统辐射校准误差进行了分析。     

基于模拟退火算法的阵列模型有源校正方法

针对同时存在通道幅度相位不一致与阵列互耦的均匀直线阵列,提出了一种采用模拟退火算法的阵列模型校正方法.该方法使用多个辅助信源分时工作,根据子空间基本原理构造目标函数,采用模拟退火算法对幅相误差矩阵及互耦矩阵进行估计.利用该方法对均匀直线阵进行了计算机仿真与实测实验,仿真及实验结果证明了该方法是有效可行的.     

光电载荷安装误差标校的飞行航路

无人机搭载光电载荷进行安装误差标校时,飞行航路的选择与规划在很大程度上影响着标校算法的收敛性与误差识别结果。为增强标校飞行架次的有效性,提高安装误差可被识别的程度,改善标校算法的收敛性及标校精度,对标校的原理和标校算法进行了理论分析,并利用考察差异函数偏微分的方法找到了标校航路和安装误差标校之间的相互联系,然后结合标校实施过程中所遇到的实际问题提出标校航路规划应遵循的原则,给出了标校航路规划的参考范例。     

速度加姿态匹配的捷联惯导在线标定路径设计

捷联惯导误差参数的时变性对导航精度的影响很大,需要进行在外场条件下的在线标定.逆向运用PWCS可观测性分析理论,分析了“速度+姿态”匹配条件下惯导12个误差参数(陀螺和加速度计的零偏及刻度系数误差)完全可观测的条件,提出了车载惯导在线标定的路径设计原则,最后仿真验证了所设计原则的有效性.     

MIMU现场标定方法

针对微机械惯性测量单元的工程应用需求,提出了一种改进的现场标定方法.通过8个位置的选取,降低了配套设备的复杂程度,易于工程实现;由于8个位置的测量信息是6个位置测量信息的4倍,使得利用非线性最小二乘法拟合求取到的校准模型参数精度得以提高.     

水平度校准方法研究

舰船指向设备水平度校准存在需要拆装单机、基座现场加工困难、加工精度要求高、平时无法重调等难题,一直是设备安装和系统联调的瓶颈工序。针对提升水平度校准能力的需求,提出和研究了水平度校准的动态机械补偿方法,并给出校准的机械结构方案、补偿公式和校准参数计算方法,应用此方法可以克服水平度校准中一直存在的困难。     

一种摄像机成像误差的程序化修正方法

运用函数逼近与统计检验理论对摄像机成像误差修正法进行了研究,提出一种程序式的修正方法,使成像误差修正过程无需凭人工经验反复尝试,提高了误差修正的质量与效率     

基于仿射近似的摄像机标定

针对直接基于透视投影模型的标定算法计算量大、结果不稳定的事实,提出一种基于仿射投影矩阵的标定算法。算法首先线性解算仿射投影矩阵,然后分解出部分参数。在假定主点坐标等于图像中心的前提下,解算出其余参数,再以重投影图像点残差和为目标函数,对所有参数进行优化,获得精确的摄像机模型参数,达到精确、快速、稳定的标定目的。大量的仿真和真实图像实验证明算法比传统算法更稳定。