单激光陀螺罗盘寻北误差建模及滤波技术

传统吊带式陀螺罗盘系统短时间快速寻北精度较低,对环境的适应能力差.为提高陀螺罗盘寻北性能,提出使用单激光陀螺作为测量元件的二位置罗盘寻北方案.考虑到激光陀螺输出数据特性以及陀螺罗盘系统应用条件,通过对激光陀螺误差源进行分析,确定针对陀螺输出数据使用惯性环节滤波和滑动平均的组合滤波方法.以低精度激光陀螺实验数据进行仿真计算.滤波前后信号对比明显,说明滤波方法对噪声信号抑制效果明显;寻北结果达到4'的精度且收敛速度较快,证明了方案的可行性.     

陀螺经纬仪全自动化关键技术的研究

基于传统悬挂式机械转子陀螺仪,探索了实现陀螺经纬仪全自动化与智能化的关键技术.设计了陀螺经纬仪数字化采集子系统、电子罗盘自动粗寻北子系统、陀螺灵敏部自动升降子系统以及基于MSP430与CPLD的智能控制系统.各子系统通过总控制系统协调工作,实现了陀螺经纬仪寻北的全自动运行.大量寻北实验表明:该系统有效可靠,陀螺运行平稳,重复测量精度达到了8"以内.该寻北系统大大降低了陀螺仪寻北的操作难度,有效地提高了寻北效率和测量精度,为实现陀螺经纬仪全自动化和智能化奠定了基础.     

1/4周期积分法的陀螺智能寻北

现代寻北测量中对于陀螺经纬仪的寻北精度、速度及仪器自动化程度的要求越来越高.通过研究陀螺仪寻北的理论公式及陀螺仪寻北的积分测量方法,提出了在四分之一周期测量时间内计算真北值的1/4周期积分测量方法.实验表明,在保证陀螺寻北周期精度的前提下,仪器寻北精度可以达到20″.一次寻北时间由8 min多缩减为3 min以内,大大缩短了精寻北的测量时间.说明了1/4周期测量方法是提高寻北效率的有效途径.     

基于惯性/地磁组合技术的全自动陀螺经纬仪的研制

陀螺经纬仪寻北自动化的研究是目前国内的热点问题。以JT-15陀螺仪为样机,探索了实现陀螺经纬仪智能化及全自动化的关键技术。设计了陀螺经纬仪数字化测量子系统、电子罗盘自动初寻北子系统、陀螺灵敏部自动升降子系统和基于DSP及CPLD的控制子系统。各子系统通过总体软件系统控制,协调工作,实现了陀螺经纬仪寻北的全自动运行。在实验室环境下进行的寻北实验表明,仪器寻北测量时间为11 min时,寻北精度优于8″;测量时间为4 min时,寻北精度优于20″。该全自动寻北系统大大降低了机械陀螺寻北的操作难度,有效的提高了寻北效率,为我国机械陀螺寻北技术的提升做出了自己的贡献。     

二位置陀螺寻北仪及转位误差分析

文章介绍了二位置陀螺寻北仪工作过程及算法原理,它采用陀螺仪在相差180°的两点上采样相互对消陀螺常值漂移的方法,提高寻北精度;其突出特点是结构简单,实现方便,精度较好;为了提高寻北精度和缩短寻北时间,文章找出误差源中的转位误差,并分析了转位误差对寻北误差的影响,推导了误差公式,得出转位误差引起的寻北误差是一个常量的结论,同时提出了转位误差的测量与补偿方法。     

最大类间方差法在寻北仪信号降噪中的应用

在分析了陀螺噪声信号的特点以及现有去除陀螺噪声方法的基础上,将最大类间方差法应用到陀螺寻北仪输出信号的滤波处理中,从而有效地减小了信号中的高频噪声,提高了信噪比,抑制了陀螺仪的漂移.介绍了该方法的原理与实现过程,并结合陀螺寻北仪的实地振动实验,对陀螺寻北仪的实测数据进行了分析研究,证明了使用该方法对陀螺寻北仪输出信号进行滤波处理的可行性和有效性.     

基于DSP的两相无刷直流陀螺电机稳速系统

为了进一步提高陀螺仪的寻北精度,分析研究了陀螺电机转速大小和转速精度对寻北结果的影响。在此基础上设计了一种基于TMS320LF2407A的两相无刷直流陀螺电机控制系统,阐述了两相无刷直流电机的工作原理,并通过对硬件系统和软件算法的设计实现了两相无刷直流陀螺电机的闭环控制。实验结果表明：系统可以很好地完成电机的启动、制动和平稳运行,转速精度优于10-6,满足陀螺仪的工作要求。     

陀螺灵敏部的精密升降定位控制

设计了基于微型旋转步进电机的陀螺灵敏部精密定位测量控制的结构,采用最优化升降速原则,实时精确定位,实现步进电机的稳态运行控制,并实现陀螺灵敏部下放时精确的位置和速度控制,时间短,效率高,克服了人工下放、托起陀螺房带来的耗时和不稳定性.实验结果表明:应用步进电机自动精确定位可以控制陀螺灵敏部摆幅为53′～139′,陀螺仪实现精密的寻北特性,寻北重复性定位精度达到8″.     

复合寻北在全自动陀螺经纬仪系统中的应用

介绍了当前国产陀螺寻北仪的缺陷,阐述了基于电荷耦合器件(CCD)与微处理器技术在陀螺仪寻北的光学系统结构和工作原理,给出了复合式方法与微处理器在寻北仪的定向计算公式及其数学模型,通过试验证明其有效性。说明了该系统可以缩短测量时间、简化操作,并部分提高了陀螺经纬仪的寻北精度,标准差可控制在10″以内。     

全自动智能陀螺寻北仪中待测光标信号采集模块的设计

介绍了全自动智能陀螺寻北仪的硬件系统原理图.基于CPLD技术设计的电路驱动CCD图像传感器,通过待测光标信号采集模块,实现陀螺仪光标信号的高精度自动采集.实验表明该模块能有效的代替人眼对光标进行识别,可以减少测量结果对操作人员素质的依赖,使寻北仪的寻北精度从原来的30″提高到5″,为仪器寻北全自动化和智能化奠定了基础.