深度学习下MEMS陀螺温度误差补偿方法

针对MEMS陀螺仪因材质特性,制造工艺等差异导致输出数据受温度影响的问题.本文在传统温度误差补偿的基础上,提出将深度学习与神经网络相结合,通过LSTM神经网络进行温度误差补偿,从而减小温度变化引起的陀螺的温度漂移.分析了MEMS陀螺仪的温度特性,并在RNN神经网络模型的基础上,建立多层LSTM神经网络模型,利用基于AD...     

光纤陀螺输入轴失准角温度补偿研究

提高温度特性是光纤陀螺仪工程化的一个难题,温度补偿是解决该问题的一种有效方法。光纤陀螺与温度相关误差项主要为零漂和标度因数,输入轴失准角也是影响光纤陀螺应用的一个重要误差项。在大量试验的基础上,分析了光纤陀螺输入轴失准角误差产生机理,采用多项式拟合方法建立了输入轴失准角误差全温模型,对多套光纤陀螺进行了全温补偿。试验结果表明,输入轴失准角补偿前全温变化在2?10^-3rad数量级,补偿后全温变化小于3?10^-4rad,精度提高了近一个数量级,大大提高了光纤陀螺仪的全温性能。     

小波分析法在光纤陀螺随机误差补偿中的应用

光纤陀螺随机漂移是惯性导航系统产生误差的重要因素。尽量降低陀螺仪的漂移率是进一步提高惯性导航系统精度的重要途径,也是保证光纤陀螺静态误差补偿精度的前提。从抑制光纤陀螺随机噪声的角度出发,利用小波分析法对光纤陀螺的静态输出进行滤波处理,通过对比滤波前后陀螺的输出曲线、标准差以及各项随机误差系数,能够看出:该方法有效地补偿了光纤陀螺的随机误差。     

基于改进卡尔曼滤波的陀螺仪误差补偿算法

针对基于卡尔曼滤波的MEMS陀螺仪误差补偿算法中量测噪声方差选取不准确的问题,提出一种基于改进卡尔曼滤波的陀螺仪误差补偿算法.卡尔曼滤波通常采用统计特性估计得到固定的量测噪声方差,无法自适应地估计不同环境下陀螺仪噪声特性.该算法将卡尔曼滤波与神经网络相融合,使用卡尔曼滤波新息矩阵作为神经网络输入,通过神经网络得到新息协方差矩阵,以此自适应地估计卡尔曼滤波量测噪声方差.将该算法应用到陀螺仪信号误差补偿中,使用Allan方差分析法对原始信号以及误差补偿后的陀螺仪信号进行分析,实验结果表明该算法能够有效地抑制陀螺仪随机误差,提高MEMS陀螺仪的精度.     

动力调谐陀螺仪温度补偿技术研究

为了减小温度变化对动力调谐陀螺仪性能稳定性的影响,设计了温度补偿方案.利用控温箱,有计划地改变陀螺仪工作温度,实验测得各温度下陀螺仪的漂移,建立陀螺仪输出的温度模型,通过测温元件,实测该时刻的陀螺仪温度值,估计出陀螺仪当前温度下的漂移输出值,从陀螺仪实测的输出值中将估计出的漂移值扣除,即为陀螺仪补偿后的输出.仿真表明:在26℃～50℃温度范围内,温度补偿后的陀螺仪漂移输出小于0.050/h,满足设计指标要求.可见,此温度补偿方案能有效减小陀螺仪温度漂移.     

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。     

MEMS陀螺仪漂移和噪声的分析和补偿

对陀螺仪数据分析的传统方法是使用kalman滤波器做尾数据处理来降低随机误差,由于陀螺仪传感器随着外界环境的变化的影响会有非线性误差,传统的kalman滤波算法处理的是线性误差,因此引进了适用于非线性系统的EKF滤波.为了快速滤除系统在实际环境中产生的噪声,对传统的中值滤波算法进行了改进,降低其计算复杂度,提出差分-均值中值滤波法.本文首先使用阿伦(ALLAN)方差分析了陀螺仪的误差特性,对于这些误差源分别提出了偏移校正的方法,之后建立自动回归-滑动平均模型(ARMA模型)对陀螺仪数据进行误差建模分析,最后使用EKF算法降低随机误差.实验结果表明该方法比传统的方法滤波效果好、计算复杂度低、实时性好.     

改进的卡尔曼滤波在MEMS陀螺仪信号处理的应用

针对MEMS陀螺仪的输出随机漂移误差影响测量精度的问题,提岀一种改进的卡尔曼滤波方法进行MEMS陀螺仪误差补偿。传统的卡尔曼滤波方法是针对时域内的随机序列采用统计特性进行递推估计,从而得到测量所需要的信号。本文在传统卡尔曼滤波算法的基础上引入衰减因子和差分控制项,以此自适应地估计卡尔曼滤波量测噪声方差,并结合硬件系统将该算法进行静态性能试验和动态性能试验,使用Allan方差分析法对原始陀螺仪信号以及误差补偿后的陀螺仪信号进行对比分析。对比数据结果表明,陀螺仪静态随机误差得到了有效的抑制,从而验证了该算法在陀螺仪静态数据处理方面具有一定的应用价值。     

扭杆弹簧倾斜仪电容传感电路的温度调制实验研究

扭杆弹簧倾斜仪是应用领域广泛的小型化倾斜仪,可监测地面微小倾斜.电子元器件的参数会随环境温度波动而变化,从而引起电容传感电路的输出发生变化.本文对这种效应进行了理论分析与实验研究,结果表明温度的波动对电容传感电路的输出影响比较大,在实际使用中要对扭杆弹簧倾斜仪中的电容传感电路采取必要的温度补偿措施等.因此,电容传感电路温度响应特性的研究对于扭杆弹簧倾斜仪精确地测量地倾斜信号具有重要意义.     

微型热对流陀螺仪敏感信号检测

针对微型热对流陀螺仪敏感输出信号非常微弱、不易测量的特点,本文提出了一种热对流陀螺仪敏感信号检测方法.采用交变电流来驱动加热器,产生交变的流速.在外界输入角速度时,产生了交变的哥氏加速度,从而引起对称于Y轴两边的气体流速方向发生偏转,使热敏电阻周围的温度发生改变,热敏电阻阻值也随之变化.差动检测电路将热敏电阻阻值变化转换成交变电压.采用基于相关检测的相敏解调方法提取出有用信号,通过低通滤波器、放大器,最终得到直流电压,该电压信号正比于外界输入角速度.实验表明,交流驱动和相关检测的方法能有效地抑制低频噪声干扰、提高检测精度.     

闭环光纤陀螺铌酸锂调制信号分析

分析了中，高精度闭环光纤陀螺系统中，作为铌酸锂相应调制器调制信号的锯此波特性对光纤陀螺系统的影响。制作高精度稳定的锯齿波对于降低光纤陀螺系统的零漂和刻度因子非线性度具有重要意义。     

光纤陀螺随机误差特性ThêoH辨识

随机误差特性分析是光纤陀螺进入工程应用阶段的关键技术.针对Allan方差、总方差、Thêo1 (Theoretical variance #1)等分析方法的不足,以Thêo1为基础,通过偏差消除获得ThêoBR(Bias-removed ver?sion of Thêo1),并将其与Allan方差合成,得到光纤陀螺随机误差特性分析的ThêoH(Hybrid-ThêoBR)法.通过计算重叠Allan方差、总方差、Thêo1以及ThêoH的等效自由度,结合仿真和实测信号的随机误差特性分析实验,证明ThêoH法不仅提高了Allan方差估计的置信度,且解决了Thêo1估计有偏的问题,表明了该方法是目前能够有效辨识光纤陀螺随机误差特性的最佳方法.     

数字闭环光纤陀螺中滤波器量化效应研究

分析了光纤陀螺中滤波器的量化效应,提出减小滤波器截尾量化的积分补偿算法.该算法可以保证滤波器的有效精度在系统输出数据时无损失,有效地减小数据截断产生的量化误差,进而提高系统精度.通过实验验证了此算法的有效性.     

基于光纤陀螺侧滑角动态数据采集和处理

在基于光纤陀螺对风洞模型侧滑角的测试中,光纤陀螺动态数据采集和处理是研究的重点和难点.针对光纤陀螺输入输出特性建立ARMA模型,采用了工程上Simpson法则进行角度积分,并在该基础上进行了转台实验,这对于提高光纤陀螺的测量精度、实现侧滑角高精度测量具有重要的意义.     

反坦克弹光纤惯导嵌入式信号采集系统设计与实现

针对战术导弹通用惯性导航系统应用需求设计了一种基于光纤陀螺与石英加速度计传感器的信号同步采集与实时处理硬件系统,完成了方案设计,对各子模块进行了功能划分与指标分配,采用 DSP+FPGA的嵌入式硬件平台架构,实现了三通道电流到频率脉冲的高精度模/数转换,陀螺仪、加速度计敏感的载体三维角运动、线运动测量信号的同步采集与实时处理功能,具有小型化、通用性强的特点,对样机实现的性能指标验证和测试结果符合设计要求。     

光纤陀螺在稳定平台伺服系统中的应用

光纤陀螺以响应快、精度高、稳定性好等优点,作为反馈器件广泛应用于各种高精度稳定平台伺服系统中。由于光纤陀螺对供电电源要求很高,设计了基于共模扼流圈的滤波器,消除由伺服系统控制器开关器件高频工作带来的高幅谐波。针对陀螺输出信号范围大的特点,对其进行适当的限幅处理以提高精度;针对远距离传输的要求,对信号采取电流传输的方法,以提高抗干扰能力。     

基于星敏感器/光纤陀螺的卫星定姿算法

为了达到卫星三轴姿态确定的精度要求，以某一对地定向的小卫星为研究对象，提出了基于滤波算法的星敏感器和光纤陀螺组合定姿的方案。采用四元数的方法建立卫星姿态确定模型，并采用扩展卡尔曼滤波，对得到的卫星姿态误差和陀螺漂移误差信息进行信息融合和相应的修正。仿真结果表明，即使采用中等精度的陀螺组件，也可以实现高精度定姿；并且验证了星敏感器的测量噪声和滤波周期等因素对定姿精度的影响。     

基于小波多尺度分析的光纤陀螺振动误差分析与建模

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响, Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

基于双轴转位机构的光纤陀螺标定方法研究

针对调制型捷联系统中光纤陀螺误差系数随时间变化的问题,提出一种利用双轴转位机构实现陀螺六位置静态标定方法.根据光纤陀螺仪误差模型,利用转位机构设计六位置标定路径,激励出陀螺仪标度因数、安装误差和零位,标定新方案避免了陀螺仪误差系数的耦合.分析了转位机构的转位误差对标定精度的影响,并利用调制型捷联系统导航实验对六位置标定方案进行原理性验证.结果表明,六位置标定方法所引起的系统定位精度优于传统标定方法.     

基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响,Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。