基于VXI总线的陀螺仪加电测试技术研究

选用适当的VXI硬件模块和合理的软件结构体系,构建了基于VXI总线的动力调谐陀螺仪测试平台,采用在陀螺仪力矩器上加指令电流的方法,来标定陀螺仪的角加速度动态误差系数项,通过理论上的推理分析,证明这种方法是可行的,为陀螺仪动态误差系数的标定提供了更为经济实用的方法,同时对实现陀螺仪的机内测试,也提供了一条有效的途径.     

某型导弹平台漂移系数分离测试方案分析

针对某型弹道导弹半姿态平台提出了一种分离陀螺漂移系数的测试方案——九位置翻转分离测试。给出了陀螺漂移误差模型,根据误差模型对平台上3个陀螺处于不同位置时输出轴干扰力矩进行了详细的分析,并建立了力矩平衡方程组。通过列解力矩平衡方程组分离出漂移误差模型中的各项漂移误差系数。该测试方案已成功地应用于某型弹道导弹的平台单元测试。     

利用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法

研究了陀螺仪在轨标定问题,提出了一种用星敏感器在轨标定陀螺仪的平方根滤波方法。用星敏感器的姿态输出对陀螺仪的误差系数进行估计,将星敏感器测出的姿态角解算的导航角速率引入到惯导系统的姿态更新,实现了姿态误差与速度误差和位置误差的解耦。根据系统的姿态误差方程,以陀螺仪的误差系数为状态参数,构造系统状态方程和量测方程,进行平方根滤波估计。推导了基于平方根滤波的标定算法。仿真结果表明,提出的在轨标定方法在适当的机动条件下,能够以较高的精度标定出陀螺仪的误差系数。     

捷联陀螺仪组合多位置翻滚试验误差标定方法

在标定陀螺仪组合时,一般使用速率试验标定标度因数和安装误差角,使用多位置试验标定与视加速度相关误差项。对于与视加速度相关误差项的标定,目前采用的误差模型中一般只包含零次项和一次项,且并未检验模型的显著性。为了确定陀螺仪组合与视加速度相关的显著高阶模型,首先给出误差模型的一般形式;然后,应用显著性分析方法,确定模型中零次项和二次项的存在情况;之后,通过反复进行系数计算、显著性检验、删去最不显著项等步骤,获得了由全部显著项构成的误差模型;最后,通过两个不同捷联惯组的实际试验结果,证明方法的有效性。     

半姿态平台分离漂移系数的新测试方案──小角度倾斜位置测试方案

该文针对某型弹道导弹的半姿态平台提出了一种分离平漂系数的新测试方案:小角度倾斜位置测试方案。对台体处于不同位置时,平台上三个陀螺仪输出轴上的干扰力矩进行了详细的分析,并利用欧拉角理论对三个陀螺仪建立了力矩平衡方程。为了提高测试精度,在选取测试点住置时,应用D-最优试验设计原理,得出了最佳测试角度。该方案能实现导弹临射前陀螺漂移系数的分离测试,从而提高导弹命中精度。     

动力调谐陀螺仪动基座启停技术研究

解决动力调谐陀螺仪在动基座条件下的启动和停止问题，对拓展动力调谐陀螺仪的应用范围及延长其使用寿命有着非常重要的意义，本文通过对动力调谐陀螺仪闭环工作的回路分析，阐明了要实现动力调谐陀螺仪在动基座条件下启动和停止的技术关键，以及在回路设计中必须解决的问题及电路实现方法，并以我厂某型号动力调谐陀螺仪参数为依据，对陀螺仪回路在动基座条件下的启停技术进行了仿真分析，简述了该技术的实际应用。     

捷联惯组异常标定值检测的SVR方法

针对捷联惯性测量组合（简称捷联惯组）在进行陀螺仪和加速度计的误差系数标定测试时会产生异常值的问题，以及捷联惯组误差系数历史数据小样本的特点，将支持向量回归估计应用于捷联惯组误差系数标定值的异常检测，并且通过实例验证了该方法的可行性和有效性，同时也显示了该方法较之经典统计学异常值检验的优越性．     

动力调谐陀螺仪动基座启停技术研究

解决动力调谐陀螺仪在动基座条件下的启动和停止问题,对拓展动力调谐陀螺仪的应用范围及延长其使用寿命有着非常重要的意义.本文通过对动力调谐陀螺仪闭环工作的回路分析,阐明了要实现动力调谐陀螺仪在动基座条件下启动和停止的技术关键,以及在回路设计中必须解决的问题及电路实现方法,并以我厂某型号动力调谐陀螺仪参数为依据,对陀螺仪回路在动基座条件下的启停技术进行了仿真分析,简述了该技术的实际应用.     

利用导航信息标定捷联惯导系统误差系数的方法

提出了利用导航数据反推捷联惯导误差系数的一种新的标定方法。推导了标定模型，给出了陀螺和加速度计标度因数误差的标定位置，并对标定模型进行了详细的分析。     

一种新的激光陀螺捷联惯导系统的误差参数标定方法

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度，对惯性器件误差进行了原理上的分析和说明，并针对由国内某型激光陀螺构成的惯性测量器件进行了误差分析。在此基础上建立了精确的误差模型，并采用多位置标定法标定出了加速度计的误差系数，采用分立标定法标定出了陀螺的误差系数。     

基于最小二乘法标定寻北仪基座倾角测量系统的测量当量

为得到准确的基座倾斜量,提出一种基于最小二乘法标定寻北仪基座倾角测量系统的测量当量方法。阐述基于电解质型倾角传感器的寻北仪基座倾角测量系统的工作原理,对基座倾斜的大小和方向进行准确测量,利用基座倾斜与寻北精度影响量之间的数学模型,进行误差补偿,根据最小二乘法建立数据模型,进行数据拟合,当标定的当量与理论设计值相差较大时,可调整电路放大倍数,进行重新标定;当测量当量调整到与设计值基本一致,将最后测量当量标定值记录下来,写入单片机相应flash单元即可。结果表明:该测量方法可以快速简洁地确定测量当量,保证寻北精度。     

光学陀螺随机误差特性的混合理论方差方法分析

为更有效地测试和分析光学陀螺的随机误差特性,提出采用混合理论方差(TheoH)的方法全面表征和分析陀螺输出数据。该方法建立在Allan方差和去偏的#1理论方差（Theo1）的基础上,解决了Allan方差计算的平均时间只能够达到数据持续时间长度的一半,以及长相关时间下置信度下降的问题,同时构造的新方法能够自动去除Theo1方差相对于Allan方差的偏差。对比分析了新方法对白噪声特性以及光纤陀螺实测数据中随机噪声的类型和噪声水平的辨识结果。实验结果表明,通过去除偏差和提高方差估计的置信度,新混合理论方差方法对估计各种白噪声以及长相关时间下光纤陀螺噪声特性提取更有效,精度更高,同时能够兼容Allan方差对量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速度随机游走、速率斜皮5种噪声进行无偏估计。     

基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法

针对现有姿态控制系统检控分离导致姿控系统存在异位控制等突出问题,提出了一种基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器姿态角速率测量方法。建立了基于磁悬浮控制力矩陀螺金字塔构型的动力学模型,根据惯量矩定理分析了基于磁悬浮控制力矩陀螺的航天器测控一体化机理,并通过金字塔构型中3个磁悬浮控制力矩陀螺的联合求解,得到了航天器姿态角速率的解析表达式。仿真结果证明了该方法的有效性和优越性。     

弹载开环光纤陀螺刻度因子误差建模

从原理上分析了低精度开环光纤陀螺(O-FOG)刻度因子线性度和温度稳定性较差的问题,通过试验的方法建立了O-FOG刻度因子误差补偿模型,进行了误差分析及模型验证,空中飞行试验表明:该模型简练、实用,提高了开环光纤陀螺的精度,使低精度开环光纤陀螺能够用于新型战术导弹中.     

基于6 类噪声项拟合模型的光纤陀螺噪声特性分析方法

针对传统的陀螺噪声特性分析方法出现拟合模型不准确的问题,提出一种基于6 类噪声项的拟合模型及分段拟合方法。采样某型光纤陀螺数据,分析了导致拟合模型不准确的内在机理,指出在光纤陀螺随机噪声中存在低频正弦项噪声成分,该项噪声在传统的5 类噪声拟合模型中通常被忽略。对于精度较高的光纤陀螺,这种忽略处理导致其拟合模型不合理、拟合系数结果不准确。通过对实测陀螺信号进行时域、频域分析,确定正弦项噪声的频率,将正弦项噪声纳入拟合模型中,提出一种包含6 类噪声项的拟合模型,同时为减小正弦项噪声、量化噪声项、零偏不稳定项、速率斜坡项等因相关时间相近而带来的耦合误差,提出一种分段拟合方法。针对某型光纤陀螺的实测数据的Allan 方差,基于6 类噪声项的拟合模型,采用文中所提方法进行噪声特性分析。结果表明:六类噪声项的拟合模型的拟合误差很小,拟合系数准确、可信。     

磁悬浮控制力矩陀螺转子系统径向自抗扰解耦控制和扰动抑制

为了克服外部扰动影响磁悬浮转子悬浮稳定度和磁悬浮控制力矩陀螺输出力矩精度的问题,提出一种基于自抗扰控制器的磁悬浮转子扰动抑制方法.根据牛顿第二定律和陀螺技术方程建立磁轴承坐标系下磁悬浮转子系统的动力学方程,基于自抗扰解耦控制原理得到径向四通道解耦模型,设计各通道自抗扰控制器,从而实现转子系统径向四通道解耦和扰动抑制.与分散 PID加交叉反馈控制方法进行仿真对比,结果表明:自抗扰控制器具有良好的扰动抑制功能,能提高转子的稳定精度和控制力矩陀螺的输出力矩精度;因此,此方法不仅改善了解耦控制精度,而且提高了系统对外部扰动和参数变化的鲁棒性,可应用于磁悬浮控制力矩陀螺的高精度强鲁棒控制.     

高转速载体惯性测量组合研究

针对目前陀螺仪量程有限,无法用于高转速载体轴向角速度测量的缺点,提出了3种利用加速度计的杆臂效应来解算轴向角速度的方案,用双轴陀螺仪来测量俯仰和偏航方向角速度的惯性测量组合方案.根据函数随机误差公式,给出了载体质心处线加速度和轴向角速度误差传递公式,有利于惯性系统传感器的选择及系统的组建.仿真表明这3种方案在目前陀螺量程还达不到要求的情况下可以用来测量高转速载体姿态,应优先采用方案二,即惯性系统的惯性测量组件由4个加速度计和1个双轴陀螺组成.     

微机电系统陀螺仪随机漂移误差建模与滤波研究

随机漂移是微机电系统(MEMS)陀螺的主要误差,建立其数学模型并在输出中加以补偿是抑制该项误差、提高MEMS陀螺精度的有效方法。采用Allan方差对MEMS陀螺实测数据进行了分析,并采用时间序列分析法建立了随机漂移模型。根据建立的漂移模型,就如何利用Kalman滤波抑制随机漂移误差进行了分析和研究。     

开环光纤陀螺组合误差参数标定

用试验法建立光纤陀螺组合的误差模型,是工程上行之有效的方法。本文分析了开环光纤陀螺的结构特点,介绍了光纤陀螺的标定设备和标定方法,通过试验建立了工程上适用的开环光纤陀螺误差模型,并用某型产品验证了误差模型的可行性、可信性。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。