3/4周期中天法的陀螺智能寻北

陀螺仪寻北的中天法一次测量需要一个完整的陀螺摆动周期,需时较长,已不能适应现代测量需要。在传统中天法的基础上,提出了3/4周期中天法,并给出了3/4周期中天法的原理和推导公式。完成了传统中天法与3/4周期中天法应用于JT15陀螺仪上的精度对比实验。实验表明:3/4周期中天法在基本保持中天法测量精度的情况下,可以有效地缩减中天法的寻北时间。说明了欠周期中天法寻北测量的可行性,从而为提高寻北效率找到了一条有效的途径。     

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.     

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FFT的陀螺寻北仪误差补偿

传统提高陀螺寻北仪精度的方法主要是选用高精度陀螺、提高转位精度、增加转位数、通过数字滤波消除外界干扰等,这些方法大多针对寻北仪的某方面误差因素进行改进,而对寻北仪整体的误差特性研究较少。通过对陀螺寻北仪综合误差特性的分析,提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的寻北仪误差补偿方法。该方法首先测量出寻北仪的整周误差,然后通过求取FFT系数完成对寻北仪的系统级误差补偿,该方法尤其对寻北仪制造过程中的结构误差和测量元件的常值漂移残差具有良好的补偿效果。经产品验证可以在保持现有陀螺和转位精度不变的情况下,提高寻北精度3倍以上,具有良好的工程实用价值。     

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.     

光纤陀螺动态寻北转位控制系统设计

针对光纤陀螺动态寻北仪实际应用中存在的转位误差以及高频测量噪声问题,对寻北仪转位机构引入低通滤波和反馈回路,设计出了一种新的转位控制系统,有效地减小了由于光纤陀螺和转位机构的误差带来的系统误差,从而提高了动态寻北仪的寻北精度;实验结果表明,相同条件下该控制系统能有效缩短寻北时间,提高定位精度至4″,具有较好工程实用前景。     

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。     

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。     

磁浮寻北仪转位误差对寻北精度的影响分析

阐述了磁悬浮陀螺寻北仪的寻北原理,将地球自转角速度分解到陀螺坐标系上,分析了在转动机构没有精确转到要求的位置,存在转位误差的情况下所引起的寻北误差,推导出了转位误差与寻北误差之间的关系表达式,为转位误差的补偿提供了理论基础,也为提高寻北速度提供了技术支持。     

煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。     

陀螺经纬仪自动粗寻北系统的设计研究

提出了一种利用电子罗盘实现陀螺经纬仪粗寻北自动化方案。通过分析电子罗盘的原理和影响其精度的因素,对电子罗盘进行了校准。设计了基于DSP的控制电路,根据电子罗盘的输出驱动系统指向粗北方向。实验结果表明：电子罗盘粗寻北系统的精度在±30’以内,完全满足使用要求,粗寻北时间由10-15min减少到1-2min。     

基座扰动影响磁悬浮寻北仪精度的数据处理方法研究

影响磁悬浮寻北仪精度的因素可分为高频噪声干扰和低频大能量干扰,为消除基座扰动对磁悬浮寻北仪精度的影响,采用小波预处理消除系统内部高频噪声影响;并提出基于EMD分解干扰点检测的三次样条插值包络均值滤波结合抗差估计的新算法,以有效消除外界低频大能量干扰。对比分析算数均值滤波和最小二乘法的寻北结果精度,计算结果表明,存在外界异常干扰时,提出的处理算法可以得到更高的寻北精度。     

车辆主动安全系统智能分布式控制研究

系统运用分布式ECU,采用激光测距仪、超声波测距仪、红外测距仪对行驶车辆的周边环境状况实时监测,利用模糊神经网模型进行判断与决策,预测事故发生的可能.在危急状态,自动选择有效的避让或防御措施防止事故发生,并采用声光报警,从而保证车辆的安全行驶.笔者利用智能分布式控制技术开发的车辆智能型主动安全系统在使用中效果良好.     

ADXRS角速度检测陀螺仪原理及应用

介绍ADXRS角速度检测陀螺仪的原理和电路结构,具体描述该陀螺仪外围电路的连接方法.为了使用ADXRS角速度陀螺仪测量角度,设计一种对角速度积分的方法,实现对角度的测量.阐述实验过程中硬件和软件的设计过程.实验结果表明:该实验方法能较准确的测量物体旋转的角度.     

基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计

基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。     

两轮自平衡智能车系统设计

针对智能汽车竞赛中的电磁组参赛要求,提出了两轮自平衡智能车系统的设计方案。主控芯片采用飞思卡尔公司的MC9S12XS128,选用加速度传感器检测车模的倾角,陀螺仪检测车模的角加速度;通过控制两个电机的加减速实现车模的自平衡控制。阐述了卡尔曼滤波法在陀螺仪和加速度传感器信号融合方面的应用,提出了针对闭环速度控制的PI算法。实验表明：该处理方法实现简单,能够准确、快速地实现车模的自平衡控制。     

基于便携式智能终端的空中鼠标技术研究

针对某些情况下用户与远程大屏幕终端交互不便,利用具有多种MEMS传感器的便携式智能终端,设计了空中鼠标系统,克服了传统鼠标操作对二维桌面的依赖。针对系统使用的低精度陀螺仪传感器的漂移问题,使用陀螺仪解算的角度和加速度计与磁强计解算的角度进行互补滤波,同时使用启发式漂移消减法对陀螺仪误差进行处理,并动态地调整启发式漂移消减法的补偿参数。实验结果表明,改进后的算法有效地克服了陀螺仪漂移,提高了空中鼠标系统的精度和稳定性。