光纤陀螺寻北仪样机设计及系统测试

提出了一种基于光纤陀螺的动态寻北方案,运用光纤陀螺测量地球角速度的北向分量.通过对光纤陀螺输出的正弦信号的采样和处理,即可得到地球表面某参考点的方位.描述了光纤陀螺寻北仪的工作原理及系统样机组成,详细分析了转台台面倾斜误差对寻北精度的影响,采用加速度计对寻北精度进行补偿提高.采用多周期多位置采样技术,有效地抑制了光纤陀螺的测量噪声.测试结果表明,在3 min之内可获得5'的真北角精度.     

趋势预测1/8周期快速寻北法

保证陀螺经纬仪寻北精度的同时,缩短寻北时间实现快速寻北具有重要意义.从陀螺仪寻北原理出发,建立陀螺运动轨迹的数学模型.基于数字化测量光路建立了非线性回归模型,通过欠周期的采集数据,预测整周期函数信息,研究1/8周期快速寻北方法,实现陀螺开始寻北1 min以内高精度快速寻北,开辟快速寻北的新途径.以改进型JT-15陀螺仪为样机的寻北试验表明,在陀螺开始寻北56 s内,仪器寻北测量精度优于0.831 1’.     

实时中天寻北算法

中天法是机械陀螺仪精密寻北中最常用的测量方法之一，但是传统中天法测量一般需要1-1．5个以上中天周期才能得到测量结果，严重影响到测量速度．文中介绍了中天法寻北理论，并根据陀螺仪运动规律，提出了实时中天法寻北测量方法．该方法不需要等到光标穿过零刻线，在任意位置时即可以开始寻北测量，从而可以最大程度地避免陀螺下放后因光标远离零刻线而占用的测量时间．实验结果表明，该方法在保证寻北测量精度的同时，可以有效缩短寻北测量时间，达到了快速寻北的目的．     

惯导寻北装置校准方法

针对惯导寻北装置无检定规程和校准规范的状况,提出一种利用陀螺经纬仪与经纬仪组合测量比对的方法。文章阐述了校准原理,分仪器架设、寻北测量、目标定向、校准对象寻北、结果比对五个步骤详细介绍了校准方法,并对测量结果进行不确定度评定。经实际应用,总结出部分注意事项,以方便推广使用。     

陀螺电机转速稳定性对寻北影响及其稳速控制

针对交流陀螺电机转速不稳,影响陀螺寻北精度的问题,选择两相无刷直流电机作为陀螺电机.通过分析陀螺运动规律和寻北算法,以中天法为例定量分析了转速稳定性对寻北精度的影响,得到电机转速稳定性优于1×10-5的控制要求;通过分析两相无刷直流电机的运动方程,建立了电机的数学模型,提出了直接占空比电压矢量调制的方法,对电机进行稳速控制,该方法结构简单、响应速度快、精度高.最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性.     

自抗扰控制在捷联寻北仪速度稳定回路中应用

在捷联寻北仪工作过程中,摩擦非线性造成转台伺服系统低速不平稳性,导致陀螺输出漂移变大,影响寻北精度.为了提高伺服转台速度平稳性,设计了自抗扰控制器,实现转台的稳速控制,保证转台快速、平稳定位,以便减少陀螺漂移.仿真结果表明,与采用PID控制相比,速度稳定回路获得较好的动态性能,快速性、平稳性和抗干扰能力都得到提高;实验结果表明,动力调谐陀螺输出更加平稳,减小了陀螺输出的随机漂移,寻北误差从34.4″减小到27.7″,有效地提高了系统的寻北精度.     

基于动调陀螺的多位置寻北仪的转位误差分析

针对实验过程中转台在每个转位处存在的转位误差对系统寻北精度的影响,介绍了动调陀螺多位置寻北仪的工作过程及真北解算原理,进行了转位误差对寻北精度影响的误差分析。运用误差理论和偏导数原理,推导出转位误差与寻北误差二者之间的关系模型。理论分析及实验结果表明,在相同寻北位置数的情况下,转位误差越小寻北精度越高;同时在一定的转位误差时,寻北位置数越多则寻北精度越高。根据理论分析,提出了两种不同的误差补偿方法。     

基于sym8小波寻北系统去噪研究

针对寻北系统在实际运用中因受周围环境影响而导致寻北精度下降的问题,提出了基于小波变换的去噪方法.该方法选用sym8小波基,采用高次逼近法和改进的小波阈值对含有阵风噪声的原始陀螺信号进行小波去噪.结果表明sym8小波基为含阵风噪声陀螺信号进行小波去噪的最优小波基.调整其分解尺度进行仿真,发现分解尺度为4时达到了最佳去噪效果且提高了寻北精度,证明了方法的有效性与可靠性.     

光纤陀螺静态寻北算法的误差分析

以光纤陀螺静态寻北原理为基础,建立了3种常用寻北算法的误差模型,并定量计算算法中参数对寻北误差的影响。对3种模型的分析仿真结果表明,四位置寻北算法的寻北精度高,算法比较稳定,对纬度等寻北参数的敏感度小。     

机抖激光陀螺稳频控制技术

激光陀螺的工作中心频率作为激光陀螺的工作计量基准,其频率的稳定性对激光陀螺的测量精度有着直接的影响．稳定激光陀螺工作中心频率最为有效的方法就是采用主动腔长补偿控制．在对腔长控制原理和方法介绍的基础上,提出了将激光陀螺输出光强信号进行交直流分量分离独立控制的方法,并给出了系统的硬件设计框图,最后介绍了软件设计流程．测试结果表明漂移均方差在0．4°·h-1以内,满足系统的使用要求．     

旋转弹转速测量系统设计

针对常规旋转弹转速测量中传统的微机电系统(MEMS)陀螺仪在量程和精度上不能同时满足测试要求的问题,提出了一种新的转速测量方法,通过增加一个无刷直流伺服电机控制的稳定平台来隔离弹体的高速旋转;介绍了系统测量原理与结构组成,并完成了系统的软硬件设计;通过高精度飞行仿真转台对弹体转速测量系统进行了有效性验证,试验结果表明,该测量系统可以准确地测量弹体的转速,其误差在1°/s左右,实现了通过高精度小量程陀螺仪测量高转速的目的。     

激光跟踪仪测角误差的位移标定法

提出了激光跟踪仪测角误差的位移标定方法,通过在跟踪仪的切向位置上引入标准位移量,根据余弦定理对跟踪仪的角度码盘的误差进行标定.在小位移的情况下,跟踪仪角度的变化量很小,由此引入的非线性误差可以忽略,测角误差可以通过位移误差直接反映出来,当给定的标准位移测量不确定度已知时,其角度标定的不确定度可以直接估算出来.     

离心机误差对陀螺加速度计K2和K3项标定精度的影响

为了准确标定陀螺加速度计的二阶非线性误差系数K2与三阶非线性误差系数K3,首先在带反转平台的离心机上建立坐标系,进而在考虑离心机误差源的基础上,推导出了陀螺加速度计上的精确比力输入和角速度输入,再根据陀螺加速度计的误差模型,给出了离心机各个误差源对K2、K3项标定误差的贡献．仿真试验给出了各误差项对于K2、K3项标定的具体影响大小,可通过误差补偿提高陀螺加速度计K2、K3项的标定精度,并且给出了不同精度加速度计在进行标定时要重点考虑的离心机误差项：同时仿真表明。采用带反转平台的离心机对陀螺加速度计进行标定时可以不进行加速度计调心：另外,主轴速率与反转平台回转轴角速度矢量大小不完全相等,方向不完全相反对标定结果几乎无影响．     

光纤陀螺性能数字评价系统的可视化研究

开发了一种接收并处理光纤陀螺信号的数字评价系统,它通过计算光纤陀螺的零漂、零偏重复性、标度因数等来评价光纤陀螺的性能。在Windows平台下采用VC 设计的数字采集处理系统能够实时控制进程、高速收发数据以及用图形和文字可视化显示其结果,并引进了帧结构来减少传输误差,使系统的可靠性增加,误码率也同时降低。     

Theory of direct frequency output vibrating gyroscopes

Vibrating gyroscopes are instruments for measuring the angular velocity of a system with respect to an inertial reference frame. Most currently available vibrating gyroscopes are based on the excitation of a reference vibration in the plane of a vibrating structure, and the amplitude detection of the vibration normal to the plane induced by the Coriolis effect, which is proportional to the angular velocity of the applied rotation. This paper describes a new vibrating gyroscope based on the simultaneous driving of the two modes of vibration (in plane and out of plane) and the detection of resonance frequencies. It is shown, in this paper, that the resonance frequencies of the two modes vary with the applied angular velocity, and that the difference between them is approximately proportional to the applied angular velocity. It is demonstrated that this kind of gyroscopes presents a lock-in effect related to the natural frequencies and the driving electronics. The results obtained are fundamental to the design of this kind of gyroscopes.     

一种提高转台伺服系统精度的方法

转台正弦摇摆时换向误差较大,影响系统的跟踪精度。对此,提出了一种变增益算法,将速度回路的前向通道放大倍数设计为一个以系统输入速度作为自变量的函数,使其随着系统速度的变化而自动调整。在低速运行时,放大倍数较大,提高系统刚度,可获得较高的低速跟踪精度;在高速运行时,控制放大倍数,以保证系统的动态性能。设计了两种变增益函数进行实验,实验结果表明,该方法可以把换向误差从48 减小到10,是一种较为实用和有效的设计方法。     

多普勒计程仪速度参照系统的误差分析

文章分析了一种多普勒计程仪速度参照系统的误差源，该系统由差分卫星定位仪和平台罗经所组成。载体动力与航向控制不稳定、流速不稳定、流向不稳定、差分卫星定位仪的定位误差以及平台罗经的定向误差构成了测速参照系统的误差源。文章还给出了计算机仿真分析结果，从而可以了解速度参照系统的测速误差与主要误差源之间的依存关系。     

利用激光技术改进的测长装置

提出激光干涉仪作为标准器代替测长机玻璃尺的改进方案.通过调校位于测长机尾座上的角锥反射镜,使干涉仪光轴与测长轴线同轴,消除阿贝误差对测量精度的影响.同时进行了理论分析并与三等最块进行了比对实验.结果表明,改进后的2 m测长机达到了较高的测量精度和测量效率,对提高长度尺寸的测量精度具有一定的参考价值.