旋转矢量多迭代捷联姿态解算误差补偿算法

为克服高动态条件下的捷联姿态解算存在不可交换性误差的问题,达到进一步增强捷联姿态误差抑制效果的目的,基于角速率的输出提出了等效旋转矢量三子样二次迭代优化算法,推导对应的圆锥补偿算法方程及其表达式。分别在不同圆锥运动频率情况下和不同姿态更新频率情况下,展开仿真验证算法的漂移误差和俯仰角误差,以传统的四元数法、三子样算法为对照,分析仿真数据曲线,得出本改进算法在精度和稳定性方面均有较大提高。在单轴速率转台上进行光纤陀螺的实测验证中,通过调整圆锥运动半偏角和频率,测量获取光纤陀螺惯组输出情况,结果表明:该算法在高动态条件下受圆锥半角、圆锥运动频率的影响较小,性能更加优越。     

光纤陀螺组件误差标定ARLS算法

捷联惯性导航系统误差参数标定的准确程度对于系统的导航和定位精度具有重要影响.针对常规速率标定法不能辩识陀螺零偏,未充分预热时光纤陀螺的误差标定易受温度变化影响这两个问题,提出了一种用于光纤陀螺捷联惯性导航系统的新标定算法--自适应递推最小二乘法(ARLS).在建立光纤陀螺误差及其补偿模型的基础上,通过大量温度实验研究了自适应遗忘因子的求取方法,详细推导了ARLS算法及其实现思路.最后通过算法仿真和速率试验证明了在器件特性不稳定条件下,ARLS算法能有效辨识陀螺的误差参数及减小温度变化对光纤陀螺误差标定的影响.     

半球谐振陀螺的振幅控制及误差分析

基于正交理论和半球谐振陀螺的动力学分析,研究了半球谐振陀螺的振幅检测和控制原理.半球谐振陀螺由于制造工艺和装配过程中的因素,其结构难免出现误差,对振幅的检测和控制产生影响.针对结构误差给出了一种振幅检测方法,可有效地提高振幅检测和控制的精度.分析了谐振子环向不对称造成的振幅误差,并建立了由此引起的测角误差的数学模型,讨论了由软件算法来补偿侧角误差的方法.     

光纤陀螺的温度试验与误差补偿

分析了光纤陀螺的温度特性及非线性特性,并在组建光纤陀螺温度试验系统的基础上,进行了全温度范围下的位置试验和角速率试验,研究不同的温度及输入角速率对光纤陀螺输出的影响.根据试验结果,分别建立了光纤陀螺零偏的温度模型以及标度因数的温度和非线性模型,并采用最小二乘法拟合模型的参数.通过实测数据进行仿真验证,结果表明,建立的模型能够较好地描述光纤陀螺的温度及非线性特性,利用该模型进行光纤陀螺的温度和非线性误差补偿,取得了较好的效果,光纤陀螺的测试精度得到了较大程度的提高.     

基于MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统

提出了一种基于低成本MEMS惯性传感器的微型姿态测量系统,包括MEMS速率陀螺、MEMS磁强计、单轴MEMS加速度传感器.重点研究了基于扩展Kalman滤波（EKF）的姿态估计创新算法,通过速率陀螺更新误差状态四元数计算姿态角,并通过飞行方向的加速度传感器和三轴磁强计来补偿陀螺漂移和姿态角误差,利用扩展卡尔曼滤波方程消除瞬时干扰,实现高动态姿态测量.系统的仿真和高动态实验表明,姿态测量动态精度低于5°,静态精度低于0.7°.     

A singular perturbation-based algorithm for compensation of pseudo-coning error for strapdown inertial navigation

提出了一种新的高精度捷联惯导系统(SINS)姿态更新算法——基于奇异摄动理论的算法.该方法是对伪圆锥误差较大的传统Savage姿态更新算法改进,它运用奇异摄动理论抑制载体真实的角运动频率与宽频带噪声的频率混叠在一起时出现的圆锥误差放大现象——伪圆锥误差,同时将陀螺输出分为快变部分和慢变部分,利用陀螺敏感的载体角运动与陀螺非理想输出信号的两时间尺度特性补偿伪圆锥误差.该算法通过可调参数以控制任意频段的伪圆锥误差的影响,实现算法精度的提高.仿真结果表明,此新方法与目前高精度的Savage四子样算法相比不仅能够提高姿态更新的精度和速率,而且具有良好的灵活性和较小的计算量.     

光纤陀螺中偶次谐波引起零偏误差的分析(英文)

本文介绍了一种计算由偶次谐波引起光纤陀螺零偏误差仿真方法,根据计算光纤陀螺的零偏误差可以用贝塞耳函数和三角函数表示.在计算中我们发现光纤陀螺的零偏误差与调制信号中的偶次谐波和光纤中由于偏振现象引起的角度误差有关.当调制深度设置到3π/5附近时,零偏误差可以减少到最小.由于制信号中的偶次谐波是引起零偏误差的主要原因,我们使用频谱分析仪测量了调制信号中的偶次谐波.此外,我们还通过光纤陀螺的输出测量了光纤陀螺的零偏误差.通过仿真得到的光纤陀螺零偏误差结果得到了试验的验证.     

振动条件下陀螺加速度计误差抑制技术

为了减小振动条件下惯性平台陀螺加速度计的振动误差,本文提出了一种基于陀螺加速度计进动时间数据的整周小波去噪测试方法。该方法在静态和线振动状态下分别测量平台系统中陀螺加速度计进动整周期的相关时间数据,基于改进小波方法进行去噪后,得到静态和线振动状态下的时间序列,经计算得到陀螺加速度计的振动误差。该方法抑制了陀螺加速度计输出平均角速率误差,能够提高陀螺加速度计随平台系统在线振动台上的测量精度。最后采用实测数据验证了算法的有效性,辨识精度达到 ,提高了陀螺加速度计随平台系统在线振动台上的振动精度。     

一种有效的抑制压电陀螺动态误差的方法

提出了一种基于小波滤波的补偿压电陀螺动态误差的方法.与自适应卡尔曼滤波、IIR低通滤波方法在实际工程中应用的比较和大量的跑车实验表明,该方法能够有效去除压电陀螺动态误差噪声干扰,提高压电陀螺使用精度.     

基于高斯过程回归的光纤陀螺温度漂移补偿

基于实测数据分析了全温度全速率下的陀螺漂移特性,提出了一种基于高斯过程回归的补偿新方法.该方法通过超参数训练直接建立了温度、陀螺输出和载体角速率之间的映射关系,弥补了传统方法对零偏和标度因数分别进行建模导致引入两次补偿误差的不足,在提高补偿精度的同时,简化了补偿步骤.仿真结果表明,相较于最小二乘支持向量回归方法,由高斯过程回归方法训练得到的模型能够更加准确地描述温度漂移特性,具有较高的预测补偿精度和良好的泛化能力,预测均方根误差小于0.003(°)/s,有效抑制了温度对光纤陀螺精度的影响.     

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.     

基于均匀设计的MEMS陀螺温度标定试验设计

针对传统的温度试验方案存在试验量大、耗费时间长的问题,提出基于均匀设计法的三轴微电子机械系统(micro-electromechanical systems,MEMS)陀螺温度标定误差补偿试验方案。设计基于均匀设计的四因素(测试温度点、温变速率、MEMS陀螺转速及转动方向)试验方案。首先,构造试验所需的均匀设计表;其次,根据LP-偏差确定MEMS陀螺温度标定误差补偿实验的最佳试验方案;最后,搭建出MEMS陀螺温度标定的实验装置进行测试。试验结果表明:与将每一个因素的不同水平组合的全面设计方案相比,该试验方案不仅节省12.5%的试验时间,还进一步减少MEMS陀螺温度标定误差试验量,缩短研究周期,节约试验成本。     

高精度光纤陀螺信号的在线建模与滤波

针对高精度光纤陀螺随机误差,在分析其一般时间序列模型的基础上,提出了一种改进型二阶自回归AR(2)模型,可以在线建立光纤陀螺随机误差模型.根据该模型,采用卡尔曼滤波算法,实现了光纤陀螺惯导系统在对准与导航过程中光纤陀螺随机误差的实时滤波.滤波结果和Allan方差分析证明,光纤陀螺信号中角随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡和量化噪声五项噪声源误差系数都小于滤波前的二分之一,有效减小了光纤陀螺随机误差,提高了光纤陀螺精度.     

基于MEMS的分散式低阶AHPRS系统设计

设计一种基于MEMS陀螺、加速度计、磁强计以及GPS模块姿态航向位置参考系统(AHPRS).首先,姿态航向参考系统主要由姿态估计卡尔曼滤波器与补偿卡尔曼滤波器构成,通过补偿滤波器周期修正姿态估计滤波器,从而弥补了由于机体的刚体运动而导致姿态角的估计误差;其次,采用分散式卡尔曼滤波器的设计思路,以估计的误差姿态角作为导航系统卡尔曼滤波器的输入量,有效降低了导航滤波方程的阶次,减小了对姿态解算计算机的性能要求;最后,通过仿真与飞行试验验证该AHPRS有效地克服了动态环境下对系统姿态估计偏差大的缺点,提高了系统的姿态航向与速度位置估计精度.     

光源光功率和偏振度对闭环光纤陀螺的影响

在建立闭环光纤陀螺光路数学模型的基础上,结合检测电路的闭环算法,分析了光源光功率、偏振度对闭环光纤陀螺的影响,推导出闭环光纤陀螺固有的标度因数误差,并进行了计算机仿真和实验验证,结果表明在实际闭环光纤陀螺中电路增益已经足够大使得光功率波动对其没有影响;通过减小和稳定光源出射光的偏振度有利于降低陀螺噪声,提高零偏长期稳定性和减小闭环光纤陀螺固有标度因数误差.     

采用反馈补偿技术的激光陀螺抖动解调算法

陀螺信号解调是激光陀螺研究领域中的一个重要课题,但一直以来却很难找到一种兼顾实时性和解调精度的方法.针对此问题,研究了一种新的基于高频采样的抖动解调算法.这种算法使用陀螺信号与角速率传感器信号作差的结构以满足实时性的要求,同时采用反馈闭环技术补偿角速率传感器信号,以减小环境影响提高解调精度.文中详细阐述了新算法解调原理,给出了具体的设计实现方案,并与传统的一些解调方法做了仿真对比.仿真结果表明,在静态和动态工作情况下,新算法的解调残差明显减小,信号处理时间延迟很小,这些特点使激光捷联系统在高动态载体上的应用成为可能.     

硅微陀螺信号处理方法——基于前向线性预测小波变换方法

为补偿漂移误差对硅微陀螺的测量精度造成的损失,针对漂移误差易受外部环境噪声影响的特点,提出了一种基于前向线性预测（FLP）的小波变换（WT）处理方法——DWT-FLP算法,并通过硅微陀螺试验对其进行了验证。该方法利用快速小波变换算法进行信号的小波分解和小波重构,并将FLP方法用于小波分解系数的重构,比较显著地提高了重构信号的精度。对于4尺度的db4小波变换,40阶FLP的滤波方法可以将硅微陀螺静态漂移的标准差提高4.8倍,动态测量过程信噪比可以提高6.5dB,并且该算法的实时性也可以满足实际工程的需要。     

基于地磁测量的火箭弹滚转角解算误差补偿方法研究

为实现火箭弹弹道修正,需实时解算弹体的滚转角。根据地磁场基本特性,采用两轴磁传感器测量地磁场分量,并同时测量弹道倾角以解算弹体姿态角。提出一种火箭弹弹体滚转角解算的误差补偿方法,进行某型火箭弹打靶试验,利用该方法对火箭弹飞行试验过程中的姿态角数据进行实时解算,并与陀螺测量到的滚转角数据进行比较。试验结果表明:利用该方法解算滚转角准确度在4°以内,能够满足火箭弹弹道修正的要求。     

舵机控制延迟误差分析与补偿方法研究

舵机的性能对弹体的控制精度产生决定性影响,而受到制造工艺、安装误差等结构因素以及控制算法的影响,导致舵机控制产生延迟误差,影响弹道修正的精度。利用半实物仿真的方法对舵机延迟误差进行分析,从方法误差和结构误差两个方面对延迟误差的影响因素进行阐述,对算法误差、惯性偏差、间隙误差、摩擦等因素的影响机理进行分析;以影响因素为出发点,提出以超前控制补偿角和结构性延迟补偿角对延迟误差进行补偿。通过半实物仿真试验验证,舵机能够很好地跟随控制指令,取得良好的补偿效果,改善控制精度,为下一步的工程应用提供技术支持。     

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。