光纤陀螺随机漂移非参数ARMA模型的建立与分析

针对光纤陀螺随机漂移的非线性,提出了运用一类非参数ARMA模型(FARMA模型)对光纤陀螺漂移数据进行建模。依据某型光纤陀螺的实测数据,通过比较选择了FARMA(2,1,1)模型作为该型光纤陀螺随机漂移数据的模型。在此基础上对模型进行了适用性检验,同时对该模型的拟合结果进行分析,结果表明FARMA(2,1,1)模型能够更好的描述光纤陀螺随机漂移。     

基于ARMA模型的光纤陀螺漂移数据建模方法研究

研究了应用长自回归估计法进行光纤陀螺零漂数据模型的参数估计。利用卡尔曼滤波算法进行参数的精估计，建立了光纤陀螺零漂数据的ARMA模型。研究结果表明，所建的光纤陀螺ARMA模型较传统的AR模型具有更高的精度，光纤陀螺随机漂移ARMA模型可分解为两个独立的时间相关的一阶马尔可夫过程。     

基于GM（1,1）模型的光纤陀螺随机漂移建模

针对差分法在陀螺随机漂移建模中的缺陷,提出将GM(1,1)模型与AR模型相结合的非平稳序列建模方法,将光纤陀螺随机漂移分为确定性的趋势项部分和平稳序列部分,并引入GM(1,1)模型用于提取趋势项,通过AR模型对平稳序列建模,最终实现光纤陀螺随机漂移的非平稳时序建模。分析表明,该模型拟合精度较高,是光纤陀螺随机漂移建模的一种有效方法。     

光纤惯组温度补偿模型和测试技术研究

光纤惯性导航系统中的光纤陀螺和石英加速度计的漂移受温度变化影响显著,导致其在导航系统中的应用受到各种制约。现在工程上采用的温控技术虽然保证了光纤陀螺工作环境温度的稳定,但其需要在陀螺内增加温控设置,并对设置的温度控制性能提出了较高的要求,这样必定会增加光纤陀螺的体积、质量和成本,同时温控精度也受到制约。提出了一种基于光纤惯性测量组合的温度补偿模型,并设计相应的试验方法对陀螺仪和加速度计的零偏和标度因数进行了温度补偿。试验验证,提出的温度模型准确有效,有利于补偿因温度变化引起的加速度计和陀螺仪的零偏和标度因数影响,达到提高惯性导航系统的导航精度的目的。     

光纤陀螺温度影响的非线性综合误差补偿

为有效克服光纤陀螺温度漂移和标度因数非线性带来的测量误差,提出了一种非线性综合模型来进行补偿。通过对某型号闭环光纤陀螺的温度速率实验数据进行分析,辨识出模型参数。结果表明,该模型能有效补偿温度及温度变化率对光纤陀螺输出精度的影响,较好地改善光纤陀螺在复杂温度环境下的输出性能。     

全数字闭环光纤陀螺测试系统的软硬件设计

由于光纤陀螺精度的提高,使得它在导弹惯导中的应用成为可能.为了检验陀螺特性,以便采取建模和误差补偿方法,来补偿陀螺的随机漂移和随温度变化的输出误差,并提高陀螺的实际应用精度,首先就要建立光纤陀螺的测试系统.本文设计了一种基于PC/104单片机的光纤陀螺测试系统,包括硬件设计和基于C语言的软件设计.测试系统的软硬件设计均符合国军标的规定.     

全数字闭环光纤陀螺测试系统的软硬件设计

由于光纤陀螺精度的提高，使得它在导弹惯导中的应用成为可能。为了检验陀螺特性，以便采取建模和误差补偿方法，来补偿陀螺的随机漂移和随温度变化的输出误差，并提高陀螺的实际应用精度，首先就要建立光纤陀螺的测试系统。本文设计了一种基于PC／104单片机的光纤陀螺测试系统，包括硬件设计和基于C语言的软件设计。测试系统的软硬件设计均符合国军标的规定。     

光纤陀螺和环形激光陀螺及其技术评定

本文介绍了两种光学陀螺的发展历史及其通用原理,又分别描述了激光陀螺、模拟光纤陀螺和数字光纤陀螺的具体工作过程、应用范围及消除漂移的具体方法。重点对两种光学陀螺进行了详细比较,分析指出,光纤陀螺在重量、装配条件、多种装配形式、加工精度、使用期限以及价格方面都优于环形激光陀螺。但总的来看,光纤陀螺还存在一些重大技术问题有待解决,该公司研制的光纤陀螺的漂移率为10°/h,可用在偏航的俯仰测量、姿态稳定等应用中。对性能要求在0.01°/h的惯导中,仍取代不了环形激光陀螺。从长远看,两者竞争的焦点是在价格方面。     

光纤陀螺温度误差自适应神经模糊补偿方法

依据Shupe热致非互易性理论,研究光纤陀螺温度漂移产生机理,设计了-15 ℃～50 ℃温度范围内实验。将自适应神经模糊推理系统和分段建模思想相结合,以实测数据构建训练样本,建立光纤陀螺温度误差自适应神经模糊补偿模型。该模型解决了传统建模方法中模型适配性较差的问题,并有助于缩短陀螺进入稳态的时间。数据计算表明,用所建立的模型进行误差补偿后,温度漂移标准差降低了75.55%,补偿效果明显。     

微机电系统陀螺仪随机漂移误差建模与滤波研究

随机漂移是微机电系统(MEMS)陀螺的主要误差,建立其数学模型并在输出中加以补偿是抑制该项误差、提高MEMS陀螺精度的有效方法。采用Allan方差对MEMS陀螺实测数据进行了分析,并采用时间序列分析法建立了随机漂移模型。根据建立的漂移模型,就如何利用Kalman滤波抑制随机漂移误差进行了分析和研究。     

基于时间序列分析方法的FOG随机漂移建模与辨识

为了对光纤陀螺（FOG）随机漂移（启动漂移、慢变漂移和快变漂移）的各项参数进行快速有效的辨识，建立了含未知模型参数（慢变漂移的相关系数）的FOG随机漂移状态方程模型，通过对FOG随机漂移进行时间序列分析，辨识了未知的模型参数以及慢变漂移和快变漂移的白噪声方差，以卡尔曼滤波／平滑技术计算了FOG随机漂移的3项分量。对实测的FOG随机漂移数据进行了模型辨识与适用性检验，结果表明，该方法能够准确计算FOG随机漂移的各项参数和分量。通过建立FOG随机漂移的状态方程模型，首次将时间序列分析方法与卡尔曼滤波／平滑技术相结合，快速计算了启动漂移、慢变漂移的相关系数以及慢变漂移和快变漂移的白噪声方差，这对于修正FOG单独工作或与其他设备组合时的导航误差具有重要的参考价值。     

Temperature Drift Modeling of FOG Based on LS-WSVM

Large temperature drift is an important factor for improving the performance of FOG. A trend term of temperature drift of FOG is obtained using stationary wavelets transform, and an FOG drift algorithm with least squares wavelet support vector machine (LS-WSVM) is developed. The algorithm used Maxihat wavelet as a kernel function of LSWSVM to establish an FOG drift model. It has better modeling precise than LS-WSVM model with Gauss kernel. Results indicate the efficiency of this algorithm of LS-WSVM.     

光纤陀螺温度误差建模及补偿方法

温度是影响光纤陀螺输出精度的主要误差源。为了有效提高光纤陀螺的输出精度，在光纤陀螺温度特性理论分析的基础上，对光纤陀螺进行了全温度范围（-30℃-＋70℃）速率试验和零偏试验，并对试验数据进行了深入分析，建立了光纤陀螺温度与标度因数、温度与零偏之间的多项式误差补偿模型。试验结果表明，该温度误差补偿模型可以使光纤陀螺在全温度范围的输出精度提高一个数量级，补偿效果良好。     

星敏感器辅助的捷联光纤航姿误差在线估计方法研究

提出了一种基于星敏感器辅助的舰载光纤捷联航姿系统（SAHRS）误差在线估计方法,以初始时刻舰船惯性坐标系为参考系,直接以星敏感器输出惯性姿态为基准,估计陀螺仪的常值漂移;在舰船系泊状态下,以重力矢量在惯性空间的投影为基准,利用比力的积分量构建观测值,估计加速度计零偏。该方法无需拆卸系统,陀螺与加速度计误差估计完全分离,估计收敛速度快、实时性好。仿真结果表明：该方法可实现在静止基座和摇摆基座条件下捷联航姿陀螺仪常值漂移及水平加速度计零偏的在线估计,估计精度分别优于0.02°/h和50 μg.     

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°.     

一种光纤陀螺随机噪声时间序列建模与实时滤波方法

为了减小光纤陀螺（FOG）的随机噪声,利用时间序列分析法对FOG的随机噪声进行了分析与建模,并在建立的自回归滑动平均（ARMA（2,1））模型基础上,采用一种将改进递推增广最小二乘（RELS）算法和Sage-Husa自适应卡尔曼滤波算法相结合的方法,对采集的FOG静态输出随机噪声进行实时补偿,同时与标准kalman滤波算法进行仿真对比。仿真结果表明,该方法具有更好的补偿效果,可更有效地抑制FOG随机噪声。     

信息融合在捷联航姿系统中的应用

在捷联式航姿系统的软件算法设计过程中,为了减小航姿解算过程中因陀螺漂移等因素造成的随时间推移而积累的姿态误差,采用了基于磁罗盘、加速度计和速率陀螺三种传感器的信息融合技术,从而实现了对姿态积累误差的不定时修正.对基于该融合算法的捷联航姿系统进行了多次静态试验和跑车试验,并以国外某型高精度光纤/GPS组合系统为基准进行了精度考核,试验结果表明设计的航姿系统动态姿态精度为±1.0°,从而验证了融合算法的有效性.     

基于ARM7的光纤陀螺经纬仪寻北系统设计与实现

针对机械式陀螺经纬仪系统工艺要求高、结构复杂、精度受多方制约的特点,设计了一个陀螺经纬仪寻北系统,采用四位置寻北方案,选用光纤陀螺为测量元件,用高速32位ARM7微控制器作为主控芯片,寻北过程操作完全通过红外控制实现.实验数据表明,系统能很好的实现寻北功能,稳定性好,精度能够达到要求,同时系统结构简单、易于实现,接口灵活、扩展性好.