陀螺寻北仪的算法改进

陀螺寻北仪的算法改进采用基于二位置寻北算法.用转位对消常值漂移,并忽略惯性器件随机漂移误差项.将陀螺和加速度计的机械误差、物理量误差、标度因数及量化误差等测量值输入补偿模块,进行二位置寻北解算和转角误差补偿.实验表明本方法增强了寻北精度.     

带误差补偿的二位置寻北仪设计

带误差补偿的二位置寻北仪系统包括电源、转机结构、控制电路、计数器等.其补偿算法推导基于陀螺和加速度计一次误差补偿模型,以降低陀螺随机漂移及加速度计的零位漂移对寻北精度的影响.同时再利用由典型静态误差源产生的寻北误差与方位角三角函数成正比或为常值,以罗差修正寻北结果进一步提高寻北精度.     

随机游走对单陀螺连续旋转寻北影响的分析

分析了单陀螺连续旋转寻北方法的原理,指出陀螺的常值漂移可以被积分平滑掉,不影响寻北精度.但陀螺随机游走仍然会影响寻北精度,并推导出了相应误差公式,得出随机游走系数、寻北时间和陀螺寻北仪所处方位都会影响寻北精度的结论,并求出陀螺寻北仪最佳寻北方位和应避免的寻北方位.最后通过三组数值仿真验证了所提出观点的正确性.     

一种实用旋转调制式陀螺寻北仪的设计

提出一种实用的旋转调制式陀螺寻北仪结构,由1个单轴光纤陀螺(FOG)、2个石英加速度计和旋转机构组成,完成寻北的同时还可以得到具有一定精度的纬度信息。推导了寻北原理公式。基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声对寻北精度的影响。进行了误差分析,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的稳定性,对寻北精度进行了理论计算。研制原理样机进行了8位置寻北试验,结果表明:3min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达0.071°,纬度精度可达0.068°.     

寻北仪倾斜状态下转位误差分析

针对目前我国大部分研制生产的寻北仪忽略实际工作过程中转台倾斜时转位误差分析补偿问题,提出一种基于动调陀螺的二位置捷联式快速寻北仪。介绍二位置陀螺寻北仪的工作原理,在推导转台倾斜时方位角解算公式的基础上,重点分析转台倾斜时转位误差对寻北精度的影响,推导出误差公式及补偿方法,并用Matlab进行误差仿真实验。实验结果表明:转台倾斜角在±10范围内时,转位误差引起的寻北误差随方位角的变化基本服从三角函数分布,且大小近似为转位误差的一半。     

光纤陀螺寻北仪航向效应误差分析和补偿

在实际寻北过程中,寻北仪航向效应使寻北精度大大下降。在介绍光纤陀螺(FOG)寻北原理的基础上,提出大倾角下的光纤陀螺四位置寻北方法,对解算出的方位角进行了象限判别;从理论上分析了四位置寻北法在0°～360°范围内的航向效应,研究其误差补偿方法,得出陀螺仪敏感轴指向南北方向时寻北航向效应误差最大的结论。通过仿真验证了寻北方案、理论分析和补偿方法的正确性和有效性。     

车载激光捷联惯导系统双位置对准研究

提出了适用于车载激光陀螺捷联惯导系统的双位置对准方法,该方法选取水平陀螺中性能较好的一个陀螺用于初始对准,使得航向角对准精度不受性能差的陀螺影响.双位置对准方法能够实现加速度计常值偏置和陀螺常值漂移的补偿,为导航精度提高创造有利条件.文中还对双位置对准方法的误差进行了分析.     

单星制导方案中的不可观陀螺漂移问题

有参考文献认为，采用单星制导即可以估计和补偿初始定位误差、初始方位误差、陀螺常值漂移等误差源导致的弹载惯导系统定位误差，但我们认为。单星制导不能估计出全部的常值陀螺漂移。如果建立一个以星体方向为Z轴的坐标系．并将陀螺漂移投影到该坐标系，文中将证明绕该坐标系Z轴方向的陀螺漂移是不可观测的。并分析由此引起的导弹落点误差。     

基于复合转位的新型高精度四位置寻北方法

针对传统的四位置以及多位置寻北方法无法完全消除惯性器件标度因数误差影响的问题,以双轴转台为基础,设计了一种惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)在双轴转台上复合安装的方式,提出了基于复合转位的四位置高精度寻北解算方法。与传统四位置寻北方案相比,在不增加转位的条件下,可以真正意义上的消除标度因数误差,并且可实现全姿态的高精度解算。仿真结果表明,复合四位置高精度解算方案不仅可以完全消除惯性器件标度误差、常值误差的影响,并且对惯性器件安装误差也有很好的抑制效果。通过综合考虑惯性器件的常值误差、标度因数误差、安装误差和随机误差,传统的寻北精度为0. 12°(7. 2’),而复合四位置寻北精度优于0. 05°(3’),相较于传统寻北方法精度提高约58%。     

双轴旋转惯导系统转位方案仿真分析

针对双轴旋转惯导系统转位方案的设计问题,分析旋转式惯导系统自动补偿导航误差的本质,建立旋转式惯导系统误差模型,推导出初始对准状态方程和量测方程,提出16次序和32次序两种转位方案,在两种方案下对陀螺常值漂移引起的导航误差传播特性进行仿真分析,并对两种方案下的初始对准过程进行仿真。研究表明：与16次序转位方案相比,32次序转位方案能更好地补偿陀螺常值漂移引起的导航误差,初始对准过程中对天向陀螺常值漂移的估计精度更高,因此,32次序转位方案优于16次序转位方案。     

惯导双位置对准精度分析

针对惯导的双位置对准问题,提出了双位置对准精度极限的概念,指出最根本的影响因素是陀螺一次启动漂移特性和双位置转换时间;定性阐述了这两种因素如何影响对准精度,并以一阶马尔可夫过程为陀螺随机漂移模型,推导了对准误差与这两种因素间的定量关系;计算机仿真结果表明,陀螺漂移波动越小,相关时间越长,位置转换时间越短,越有利于实现高精度初始对准.     

捷联式陀螺寻北仪误差分析与试验研究

对产生捷联式挠性陀蚴寻北仪误差的主要因素进行了分析。试验结果表明：水平姿态角较 ，与重力加速度的一次项有关的陀螺漂移是产生建立经误差的主要原因之一。应用椭圆低通滤波器对陀螺仪输出信号进行处理，能较好地减小基座扰动对寻北精度的影响。     

一种任意二位置陀螺寻北模型及其数据处理技术

为提高寻北系统的寻北效率,提出了一种任意二位置陀螺寻北模型,可以在相差较小的2个位置进行信号采集,减少转台转动时间,在一定程度上节省了整个寻北过程的时间。为进一步提高寻北精度,引入小波阈值消噪方法,提出了一种新的双参数可调阈值函数,表达式简单,无需分段取值易于计算。研制原理样机进行了任意二位置寻北试验,结果表明：160 s内的寻北精度优于0.02°,在一定程度上节省了寻北时间,新阈值函数消噪大大提高了寻北精度。     

机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法

针对 MEMS 陀螺误差大的问题,提出了机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法。首先建立简化 MEMS 陀螺误差模型,提出 HMM/RLS 算法的零时延随机漂移处理算法,以解决 FIR、HMM/KF 等处理方法在滤波 时延和效果上的矛盾。然后由弹载 MEMS 陀螺测量误差和安装角误差耦合得到参数区别,由此推导出快速 MEMS 陀螺零偏快速两点估计算法。该算法能在 2.5 s 内完成对 MEMS 陀螺零偏的估计补偿,其估计准确度达到 90%以上。 数学仿真和靶试数据处理的结果表明：HMM/RLS 可以达到随机漂移处理的零时延,并兼顾了滤波时延和带宽。     

具有倾角补偿的快速寻北仪系统研究

介绍了一种能在静态下全天候、全方位、快速、实时的陀螺自动寻北仪,本寻北仪采用二位置寻北,二位置寻北方案结构简单、实现方便和精度高等优点得到广泛应用。寻北仪利用陀螺和加速度计分别测量地球自转角速度的分量及载体的倾角,寻北算法里包含了载体倾角补偿内容,不需将载体完全调平,在小倾角的条件下就能够自动寻北,最后通过数码显像管或串口通讯输出载体的某一固定轴与真北方向的夹角。     

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。