一种实用的激光陀螺寻北仪数据处理技术

本文针对车载环境下单位置激光陀螺寻北仪的输出信号进行了分析处理,设计了FIR低通数字滤波器抑制高频扰动,设计了一种利用加速度计进行陀螺误差补偿的低频扰动的抑制算法。Matlab仿真结果表明,本文的方法能够有效地抑制扰动,提高寻北仪寻北精度。     

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.     

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。     

积分法在智能陀螺寻北系统中的应用研究

寻北方法是陀螺寻北仪的重要研究对象。在分析智能陀螺寻北系统的光路及采集系统基础上,对积分法进行了深入的理论分析,并讨论了其在智能寻北系统中的应用研究。利用JT—15型陀螺寻北仪,分别用中天法和积分法进行了寻北测量的对比实验,中天法测量的标准偏差不超过11,″积分法测量的标准偏差不超过9″。实验结果表明:积分法可以得到比中天法高的测量精度,在全自动智能寻北系统中可替代中天法进行寻北测量。     

旋转调制寻北方法的误差研究

采用一个陀螺和一个加速度计可以组成最简单的旋转调制式寻北仪.影响寻北仪寻北精度的误差源有很多,不同误差源对寻北精度有着不同程度的影响.为了研究引起寻北误差的主要误差源对寻北结果的影响,对提出的寻北仪三种方法(二位置、四位置、连续旋转)的公式进行了推导,并采用MATLAB进行了仿真.仿真结果表明,影响寻北仪寻北精度的主要误差源为:初始航向角、陀螺常值漂移、采样时间、转位误差、转台旋转速率(连续旋转方法)、台面倾斜角等.结果可为寻北仪的优化研制提供了理论依据.     

快速寻北仪的设计与实现

介绍了应用于某型号战车的快速寻北仪的组成及技术实现。硬件核心部件采用80C196KC单片机，主要完成对陀螺及加速度计信号采集。软件采用了模块化的设计思想，完成寻北值的解算及与上位机的通信等。针对寻北仪的特点，提出相应的抗干扰措施及滤波算法。各项指标均达到设计要求。     

基于DSP及FPDA的旋转调制式陀螺寻北仪的研制

设计了基于DSP处理器和FPGA为核心的连续旋转调制式陀螺寻北仪,FPGA完成数据的采集、存储及逻辑控制,DSP完成寻北解算。实际应用效果表明,该系统具有数据采集实时性、可靠性高,寻北解算速度快、精度高等优点,采用该系统研制的寻北仪在4 min内寻北精度达到30″。     

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.     

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。     

变频器谐波干扰防治实例

本文对变频器的浩波产生机理、谐波干扰途径、谐波干扰的危害以及抑制谐波干扰常用的方法进行了分析，同时给出了抑制谐波干扰的几个典型实例。     

光电平台中微型挠性陀螺组件的改进与实现

针对一般工程设计中只考虑挠性陀螺的进动性而未考虑陀螺的章动的问题,从理论上计算了陀螺章动频率,并实测了某微型挠性陀螺输出特性数据。针对输出特性中3种高频成分和低频包络,采用了二级陷波电路以及力矩器组件两种改进措施,并进行了分析与验证。试验结果表明,改进后陀螺章动频率和40 Hz包络很快收敛,且使挠性陀螺角位置输出噪声衰减达15 dB以上。最后将陀螺应用到某战车光电稳定平台中,平台与载体的隔离度由原来的1～2 mil提高到0.3 mil,达到了改进的目的。     

机抖激光陀螺稳频控制技术的研究

激光陀螺的工作中心频率作为激光陀螺的工作计量基准,其频率的稳定性直接影响激光陀螺的测量精度。稳定激光陀螺工作中心频率最有效的方法是采用主动腔长补偿控制。在介绍了腔长控制原理和方法基础上,提出将激光陀螺输出光强信号进行交直流分量分离独立控制的方法,并给出系统的硬件设计框图,最后介绍了软件设计流程。测试结果表明漂移均方差在0.4°/h以内,满足系统的使用要求。     

基于低成本MEMS陀螺的小波阈值去噪应用研究

通过有效抑制微机电系统(MEMS)陀螺的随机漂移误差,实现了提高低成本MEMS陀螺的测量精度.研究了小波阈值去噪算法的基本原理,分析了影响小波阈值去噪质量的主要因素;确定了小波函数类型、小波分解的层数、去噪阈值以及去噪阈值函数;利用小波阈值去噪算法对实际陀螺信号进行了去噪处理,结果表明:陀螺随机漂移得到了明显的抑制,取得了良好的去噪效果.     

新型双级解耦合微机械陀螺设计与仿真

在分析了微机械振动式陀螺机械耦合误差的基础上,提出了一种新型的双级解耦合的陀螺结构,可将驱动模态和检测模态完全隔离,以避免驱动对检测的同频干扰。通过在敏感质量和检测质量间用弹性连接来抑制和减小机械耦合误差。文中还对新结构进行有限元模拟,最后分析了系统频响。     

基于MIMU和磁力计的姿态更新算法研究

针对传统人体姿态解算算法中存在MEMS陀螺误差发散快的问题,提出一种基于微惯性测量单元( MIMU)及磁力计信息融合的姿态解算算法。该算法利用互补滤波结合PI调节控制完成陀螺零偏校正,然后在加速度计和磁强计的辅助校正下,通过EKF( Expand Kalman Filter)滤波器更新四元数法实现陀螺姿态解算。本算法采用MPU9150传感器模块完成测试实验,实验中对比分析了单独扩展卡尔曼滤波算法与本算法的滤波效果。实验结果表明,本算法能够有效地抑制陀螺的发散,实现稳定地输出高精度姿态数据。     

钟形振子式角速率陀螺驱动控制技术研究

钟形振子式角速率陀螺采用压电激励实现驱动模态振动。利用自抗扰控制算法对钟形振子式角速率陀螺的驱动模态进行了分析,通过构建扩张状态观测器,建立了钟形振子的自抗扰驱动控制模型,设计了钟形振子式角速率陀螺驱动模态的自抗扰控制器,使陀螺工作在调谐驱动。该设计能够补偿由加工制造误差以及环境变化等引起的陀螺参数变化,实现陀螺的固定频率谐振驱动,保持陀螺驱动轴输出信号幅值恒定。结合钟形振子式角速率陀螺实际参数,通过仿真和试验对该设计进行了验证,仿真和试验结果验证了该设计的有效性和可行性。     

Process window of micromachined gyroscopes subjected to vibrational frequencies

A micromachined gyroscope (or gyro) is used to measure angular velocities for many applications such as automotive, robotics, navigation, military and consumer electronics applications. For our specific automotive applications, the gyro is used to sense the yaw, roll, and pitch angular rates for ride stabilization and rollover detection. The process window is very important to the goal of achieving high volume mass production and cost reduction of the devices. The purpose of this study is to perform modal analyses, validate the simulation results with testing data, and provide a design tool for quick gyro element resonant frequency predictions. Then the process window and design limit can be quickly evaluated and optimized before the final wafers are built.     

自适应数字滤波技术在光纤陀螺SINS中的应用

光纤陀螺捷联惯导系统(SINS)对外界环境极为敏感,系统的输出信号中含有复杂的高频随机噪声,此噪声将导致系统的长时间导航精度较差。要进一步提升导航系统的精度,必须使用更为有效的滤波技术对器件的输出噪声做处理。传统的数字滤波器采用先验固定截止频率,它往往与实际截止频率存在偏差。为了更加有效地消除器件的高频噪声,提出一种基于稳态隐马尔科夫模型卡尔曼滤波器(HMM/KF)的自适应数字滤波设计方法,并用此方法设计的自适应数字滤波器处理光纤陀螺的原始输出信号,从而高效滤除陀螺仪输出信号中的高频随机噪声。