高精度激光寻北仪误差补偿技术研究

基于激光陀螺的寻北仪,具有寻北精度高及稳定性好等优点,在军事和民用领域都得到了一定的应用。为了实现激光寻北仪的高精度指标,传感器参数标定的准确性至关重要,但由于转台精度的限制,影响传感器参数的标定,造成激光寻北仪寻北精度的下降。该文对基于转台的标定进行了研究,采用系统级标定方法,通过建立标定参数误差补偿模型,利用卡尔曼滤波收敛参数,得到更准确的标定参数。最后,对激光寻北仪进行了系统级的标定,通过静态寻北实验表明了标定误差补偿法的有效性,保证了高精度激光寻北仪的寻北精度。     

光纤陀螺寻北仪四位置参数补偿算法

传统四位置寻北方案中,认为对称位置上陀螺的零位、标度因数是固定值且无交叉耦合影响,这点严重制约倾斜下的寻北精度。该文首先推导了倾斜下,四位置寻北的数值计算方法,然后分别建立对称位置的误差模型,采用水平12位置法标定误差模型中的的残余零位、标度因数和交叉耦合系数,利用补偿参数后得到两个水平分量来参与寻北计算。实验数据表明,在倾斜10°范围以内,传统寻北精度随倾斜角度的增加而变差,达到0.2°,而采用该文提出的参数补偿法,依旧保持在0.1°以内。     

陆用光纤陀螺寻北仪误差特性研究

针对陆用武器对高精度寻北定向的要求,本文以高精度光纤陀螺寻北仪为研究对象,基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真试验,试验证明了理论分析的正确性。     

激光陀螺任意二位置寻北仪及误差分析

介绍了一种激光陀螺任意二位置寻北仪,可在一定程度上节省整个寻北过程的时间,推导了全姿态下的寻北解算公式。为提高整个系统的寻北精度,从理论上分析了陀螺漂移误差、系统圆周误差和转位误差对任意二位置寻北的影响,建立了误差数学模型,并提出了减小寻北误差的方法。仿真结果表明,水平状态下的转位误差引起的寻北误差是一个常量,大小为转位误差的一半;为保证足够高的寻北精度,要求寻北仪在使用过程中转角40,纬度70。寻北实验结果进一步验证了仿真结果的正确性,与理论分析结果相吻合。     

一种惯性寻北仪静态误差分析方法

惯性寻北仪测量精度与内部陀螺有关,其测量值受到载体水平度、安装精度等诸多因素的影响,文章提出了一种使用空间解析几何法推导惯性寻北仪陀螺测量值误差与载体姿态角误差及陀螺安装误差这两类静态误差之间关系的方法,为寻北仪工作精度分析提供了新的思路,以便于误差补偿。     

光纤陀螺寻北仪误差系统分析

为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高.     

旋转式光纤陀螺寻北仪研究

基于光纤陀螺和旋转调制技术的优点,提出一种单陀螺寻北仪.采用1个单轴光纤陀螺、2个石英加速度计和旋转机构组成系统, 寻北同时还可得到具有一定精度的纬度信息.给出了寻北原理公式,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的对寻北精度的影响.通过误差分析对寻北精度进行理论估计,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的不稳定性并使用光纤陀螺测试数据进行半物理仿真.仿真结果表明,3 min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达4′.     

基于模糊自适应PID算法的寻北仪转位控制

转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节,转位机构的转位精度必须满足陀螺寻北的精度要求.该文结合传统PID控制和模糊控制的优点,在以现场可编程门阵列(FPGA)为核心的硬件系统中设计了基于模糊自适应PID算法的寻北仪转位控制器,充分发挥了两者的优势,并在Matlab/Simulik中建立了该系统模型,为模糊规则和PID初始参数的选取提供了依据.实验结果表明,该转位系统的转位精度可以满足寻北仪寻北精度的要求.     

陀螺寻北仪大偏北角粗寻北方法

为实现陀螺寻北仪在大偏北角情况下粗寻北,在大偏北角情况下,该文分别对不跟踪和跟踪状态下的陀螺运动特性进行分析后,针对陀螺运动特性,提出不跟踪及跟踪状态下的两种大偏北角的粗寻北方法,并分析了两种粗寻北方法;最后,对跟踪状态下的大偏北角粗寻北方法进行试验验证,分析了方法的有效性及寻北精度不足的原因,并根据分析结果提出设计高精度伺服系统的必要性。     

光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析

在建立光纤陀螺（FOG）寻北仪误差模型和FOG误差模型的基础上，从理论上分析了FOG和加速度计的零偏、FOG零漂、地速和地磁场随方位的变化等对FOG、FOG寻北仪的影响以及FOG寻北仪产生多位置寻北误差的原因，并提出了减小多位置寻北误差的方法。最后，在FOG寻北仪中进行了实验，实验证明了理论分析的正确性和所采用的方法的有效性。     

高精度动调陀螺寻北仪优化设计

陀螺的漂移和随机误差是影响动调陀螺寻北的主要因素。提出了三位置寻北方案,消除了陀螺漂移对寻北的影响。准备时间、采样时间、低力矩维持电压和堵转时间等参数设置会直接影响寻北时间和寻北精度。通过实验数据设置合理的参数可减小陀螺随机误差。实测结果表示寻北精度从0.2°提高到0.05°。     

畴层结构对表面波传输的调制效应

在分析铁电畴层波色散特性、波场的位移特性的基础上，从信号传输的角度出发，分析了畴层波滤波器原理性器件的特性，得出畴层结构的影响，相当于对表面波信号进行了相位调制，理论分析与实验结果吻合     

速率偏频激光陀螺寻北仪设计

设计了一套高精度的速率偏频激光陀螺寻北仪样机。样机主要由90型速率偏频激光陀螺和高精度单轴一体化转台构成,采用东西向二位置寻北方案,通过滑动平均法处理采样数据,降低量化误差的影响。在地理纬度28.2°处进行寻北实验,结果表明,静基座条件下200s寻北精度优于16″。     

摆式陀螺寻北仪的大偏北角运动特性分析

利用欧拉法建立了摆式陀螺寻北仪的运动方程,并根据摆式陀螺寻北仪的结构特点对运动方程进行部分线性化处理,得到了反映摆式陀螺寻北仪在大偏北角情况下不规则进动规律的二阶非线性微分方程组;根据李雅普诺夫稳定性理论对微分方程进行了定性分析,找出了摆式陀螺寻北仪在大偏北角运动时的平衡位置,分析结果表明,真北方向是摆式陀螺寻北仪唯一稳定的平衡位置。     

基于L BFGS的自适应模糊互补滤波

针对惯性测量单元噪声大及常规姿态解算算法精度不高的问题,提出了一种基于拟牛顿法（L-BFGS）的自适应模糊互补滤波（AFCF）算法。该方法利用L-BFGS对加速度计、磁力计进行寻优估计,并通过监测系统的运动等级、加速度计、磁力计的误差,运用模糊逻辑理论调控加权因子及增益权重,动态地调整互补滤波参数,实现姿态误差的动态补偿,优化姿态解算结果。经实验验证,系统静态误差在0.4°内;动态误差在1.3°内,且该系统能减少噪声的干扰及陀螺仪的漂移。     

测地激光陀螺仪的倾斜角误差分析

测地激光陀螺仪是测量地球自转角速度的重要工具,为世界时(universal time,UT1) 解算提供依据。环境变化会影响测地激光陀螺仪光学腔的几何形状,从而影响陀螺仪的测量精度。本文主要针对由测地激光陀螺仪平面倾斜带来的陀螺仪萨格奈克(Sagnac) 频差之误差进行研究,结合基本误差理论、坐标系理论,推导出倾斜对陀螺仪旋转角速度影响的理论模型;利用艾伦方差法(Allan deviation,AD) 分析3个实验室的倾斜数据,并根据分析结果对原始数据作去噪处理;在此基础上使用时间序列法建立倾斜误差补偿模型,将倾斜造成的角速度误差降低一个量级,使输出的Sagnac频差更接近理论值。表明通过构建合理的倾斜误差补偿模型,可以改善陀螺仪输出数据的噪声水平,为陀螺仪进一步优化运行环境及相关数据的处理方法提供参考。     

基于RBF神经网络的光纤陀螺启动补偿及应用

光纤陀螺对温度比较敏感,由于温度引起的零偏漂移是光纤陀螺工作尤其是启动过程中的一种较大误差。文中为了减小光纤陀螺启动过程的零偏漂移、缩短启动时间,提出了对光纤陀螺启动过程进行补偿的方案。该方案以光纤陀螺温度和温度变化率为输入、光纤陀螺漂移为输出建立二输入单输出的RBF神经网络,用于陀螺启动过程补偿。在室温下对某型号光纤陀螺启动漂移进行了补偿,试验结果表明该方法能有效减小陀螺的启动温度漂移,缩短陀螺启动时间。将该方案运用到某型号的光纤陀螺寻北仪上,常温试验表明,该方案大大缩短了寻北仪的准备时间,提高了寻北精度。     

半球谐振陀螺质量缺陷误差振动研究

半球谐振陀螺仪是依靠半球薄壳振动来敏感载体角度变化的惯导级固体器件,球壳质量缺陷导致的误差振动是影响陀螺仪精度的重要原因。分析误差振动的来源,如何尽量减小球壳的误差振动及开展残余误差振动控制技术研究,是获得高精度半球谐振陀螺的前提条件。