基于陀螺辅助的磁罗盘抗干扰测量方法

为了解决磁罗盘使用过程中受到的磁干扰和加速度干扰影响测量精度问题。提出了基于陀螺辅助的磁罗盘抗干扰测量方法。选取磁罗盘姿态四元数微分程和传感器误差模型共同构建系统的滤波模型,由自适应卡尔曼滤波算法实现磁罗盘姿态估计,并借助于无磁转台对测量方法进行了实验验证,结果表明该方法是可有效实现磁罗盘的抗干扰测量,且能提高磁罗盘测量精度。     

基于椭圆假设的磁罗盘航向测量算法研究

磁罗盘常用于自主式水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）导航系统中对惯性器件的姿态测量进行校正。为了补偿载体内干扰磁场对磁罗盘航向解算带来的误差,采用基于椭圆假设的误差模型,通过最小一：乘拟合椭圆,扶得磁罗盘误差补偿算法中椭圆模型的各分布参数。陆上仿真实验的结果表明,基于椭圆假设的实时补偿算法能够获得稳定、高精度的航向角测量,不同路径类型下的误差精度可提高60％至80％。补偿结果为水下导航系统算法设计提供了精度依据。     

无人机航向测量抗差补偿滤波技术研究

针对角速率陀螺误差随时间积累和电子磁罗盘易受外界干扰的问题,为提高低成本自主导航精度,设计了角速率陀螺和电子磁罗盘信息融合的组合方案。并对传统的补偿滤波方法进行改进,提出一种能够检测出电子磁罗盘的低频干扰,并对干扰误差进行剔除的抗差补偿滤波算法。通过对角速率陀螺和电子磁罗盘进行误差建模和仿真实验可知,抗差补偿滤波器可以有效地抑制磁罗盘高频干扰误差和角速率陀螺的积累误差,同时,也可很好地抑制磁罗盘的低频干扰误差。结果表明：研究的抗差补偿滤波算法效果明显,是一种简单可靠的航向融合方法。     

车载导航系统中航向信息融合技术研究

为了提高运动载体航向测量的精度,针对角速率陀螺误差随时间积累和磁罗盘易受外界磁干扰的问题,设计了磁罗盘、角速率陀螺和GPS航向信息融合方案.文中分析了磁罗盘、角速率陀螺和GPS的误差特性,进行了误差建模,构建了综合滤波模型,然后根据GPS可能出现的信息失落、遮挡等问题,采用一种能够检测磁罗盘低频磁干扰,并对干扰误差进行剔除的前置检测环节(PDL).通过仿真实验可知,本文研究的信息融合算法不仅能够有效地抑制磁罗盘高频磁干扰以及角速率陀螺的积累误差,同时也可很好地抑制磁罗盘的低频干扰误差,可以给运动载体提供较高精度的航向信息,且在GPS信号质量不好的情况下,基于PDL的补偿滤波可作为一种辅助方案,保证载体在较长时间内保持较高精度的航向.     

电子罗盘的航向数据的修正

电子磁罗盘作为天线座架栽体姿态的测量装置，提供载体的航向、横摇、纵摇等姿态信息。依据罗盘提供的横摇、纵摇以及当前的栽体角计算出当前的航向角，用它与罗盘提供的航向角的差值修正罗盘提供的航向角．可获得较高精度的航向角，并提高系统的快速性。     

基于偏振光与MEMS陀螺的航向角测量系统设计

针对飞行器控制中MEMS陀螺存在噪声干扰和测量误差,以及其误差随时间累积的缺点,采用偏振光传感器作为量测信息,对其航向角信息进行矫正.详细介绍了偏振光传感器的测量原理,并建立MEMS陀螺与偏振光传感器误差的数学模型,在此基础上采用简单有效的直接卡尔曼滤波方法进行数据融合.室内精密转台实验测量结果表明:偏振光传感器可以有效地修正角速度陀螺的航向信息,经过280 s的实验,误差由原来的36.27°下降为6.05°,此最优估计航向角可以为飞行控制提供精确的数据信息.     

三轴电子罗盘的磁航向角误差补偿研究

针对某水下运载器中罗盘的工作状态,提出了适合于水下工作的电子罗盘的误差补偿方法。通过分析误差产生的原因,结合实际情况,提出将补偿区间分段的方法,在各个区间分别进行最小二乘误差补偿。实验结果表明:采用分段补偿的方法可以有效补偿小区间误差,能够将最大误差降低到0.3°之内,提高其磁航角的精度,满足高精度导航系统要求。     

高精度光纤陀螺磁屏蔽技术

针对外界磁场的存在对高精度光纤陀螺的工作性能产生严重的干扰问题,提出了一种对该类磁屏蔽结构设计进行优化的方法,分析了光纤陀螺磁屏蔽结构中各参数对整体磁屏蔽效能产生影响的理论,建立了磁屏蔽结构模型,并主要针对其几何结构参数进行了详细的扫描仿真,最终进行组合优化,使其满足特定指标要求。该方法对光纤陀螺的磁屏蔽结构设计与优化具有一定的参考意义。     

车载经济型光纤陀螺捷联惯性测量系统设计

捷联惯性测量系统是“动中通”系统(移动中的卫星地面站通信系统)的重要组成部分。捷联惯性测量系统能够实时测量车体的姿态和航向信息,使得“动中通”系统能够控制天线精准地指向卫星,实现车辆运动过程中的卫星通信。传统的车载捷联惯性测量系统内集成了三只激光陀螺仪,系统价格昂贵、体积较大。针对激光陀螺捷联惯性测量系统价格昂贵的问题,选用中等精度的光纤陀螺代替激光陀螺,开展了光纤陀螺惯性测量系统的设计,描述了系统组成、部件选型及设计、系统算法、结构设计、经济性等设计内容。所设计的车载经济型光纤陀螺捷联惯性测量系统较激光陀螺捷联惯性测量系统体积更小、硬件成本大幅降低。试验结果表明,车载经济型光纤陀螺捷联惯性测量系统满足“动中通”系统的使用要求。     

光纤陀螺监测系统设计

为了监测光纤陀螺在运行过程中因电源电压、电流及陀螺环境温度变化而直接影响其使用精度甚至系统运行出现故障等问题,设计了一种基于DSP的实时自动数字监测系统,将监测到的陀螺运行状态数据通过LCD显示;将采集到的温度信号通过接口电路传递到温控系统;当监测到系统运行异常时可自动关闭系统以达到对陀螺的保护作用。本系统提高了光纤陀螺的可靠性及安全性。     

光纤陀螺组件标定测试系统设计

介绍了IMU700CB光纤陀螺组件的性能与应用。进行了光纤陀螺标定检测系统的硬件环境构建与软件功能开发,给出了IMU700CB光纤陀螺组件的标定结果,并通过测量当地地球自旋角速度验证了标定结果的可信性。     

光纤陀螺信号误差分析与滤波算法的研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响,采用Allan方差法对光纤陀螺的各项随机误差成分进行了分离和计算.然后结合陀螺稳定平台系统研究了滑动滤波、小波变换阈值滤波两种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用Allan方差法能够有效地分离和辨识陀螺零漂信号中的各项噪声源随机误差系数和误差大小,采用的小波变换阈值滤波的去噪效果明显.     

基于DSP/FPGA的光纤捷联航姿系统设计

为适应现在航空设备向小型化、低功耗方向发展,设计了一种基于DSP+FPGA的高速、多通道的捷联航姿系统;主要描述了系统的硬件电路设计,采用FPGA完成各传感器的数据采集及控制;采用了高性能的浮点型DSP为内核,用于航姿解算数据高速处理;将FPGA映射到DSP EMIF的一段地址上进行数据交互;FPGA设计采用VHDL语言描述,DSP程序采用了C语言程序和汇编程序编制,设计可重构性强,升级容易,移植性好;跑车试验证明系统高速可行,俯仰角和横滚角误差在0.05°以内,航向角误差为小于0.5°,精度达到了设计的要求。     

MEMS SINS-GPS组合导航系统设计

为实现满足中低精度要求的低成本导航系统,选用MEMS惯性传感器研制了捷联式惯性导航系统(SINS);针对MEMS惯性传感器噪声较大和惯性导航系统误差随时间迅速累积的问题,利用小波对MEMS陀螺信号进行了降噪处理,并采用SINS-GPS卡尔曼滤波组合导航系统以消除惯导系统的误差累积,输出较高精度的速度、位置信息.对SINS和组合导航系统进行了仿真实验,实验结果表明所建系统的长时间导航性能有一定改善.     

光纤陀螺环振动性能评价体系的建立与应用

建立了光纤环振动响应的理论模型,分析得到光纤环振动瞬态响应振幅与振动激励频率和加速度振幅呈正比的结论,并进行实验验证,以此为依据建立包括若干参数的光纤环振动性能全面评价体系,定量评价光纤环的振动性能。搭建光纤环振动性能测试系统,并对大量光纤环进行振动性能全面测试,振动灵敏度为1°/(h.Hz),非线性度为10%,重复性误差约为2%,振动致零偏漂移量级约为1°/h,证明了该评价系统对不同固胶光纤环有很好的区分度,能全面有效地反映光纤环的振动性能。     

一种捷联姿态航向参考系统信息融合算法应用

小型无人直升机通常在特定的环境下进行工作,因此需要对其运动时的姿态进行控制。控制系统所需要的姿态信息通过各种惯性测量仪器得到原始数据。依据这些原始数据设计适当的信息融合算法可以构建高精度的姿态航向参考系统,从而满足控制系统的要求。该算法已应用于小型无人直升机的姿态控制中。     

光纤陀螺信号的数字处理方法

光纤陀螺（FOG）有着广泛地应用,如何有效地提高精度具有重要意义。根据FOG信号漂移的数学模型,分别采用了经典傅立叶分析的FIR低通滤波器和小波变换的阈值去噪对某型FOG的输出信号进行了消噪处理。实验证明了小波阈值在消除陀螺漂移和基座动态干扰应用中的优越性。     

IMU/GPS/DCM组合导航系统全组合算法研究

通过分析姿态组合算法中平台误差角与姿态误差角物理意义的不同,推导并得到了二者之间的转换关系;利用联邦滤波技术,设计了弹载IMU/GPS/DCM组合导航系统,其中IMU为战术级捷联式惯导系统,GPS为普通民用级;仿真结果表明在元器件精度很低的情况下,使用文中的算法及系统设计依然可以实现高精度导航;组合导航系统的姿态误差角可控制在10角分左右,位置精度在3 m以内,具有较高的实际应用价值。     

一种光纤陀螺漂移数据建模和滤波技术在捷联罗经法自对准中的应用

针对基于高精度光纤陀螺仪(FOG)的捷联惯导系统开展研究.采用时间序列分析法对光纤陀螺随机漂移进行分析,建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并在捷联惯导系统罗经法自对准过程中对光纤陀螺漂移数据进行实时滤波估计.样机实验结果表明,所提出的方法可以有效地提高光纤陀螺捷联惯导系统罗经法自对准的精度.     

基于CORBA的CAX信息集成系统设计

由于企业在采用CAD、CAE、CAM、CAPP等软件时所用的操作系统和硬件平台的差异,因此不可避免地要产生大量的分布式异构数据和冗余数据。该文提出一种新的基于CORBA软总线和CAX信息集成系统结构,它包括CAX信息集成功能模拟软总线和集成工具软总线,并研究了功能软组件的实现和集成工具接口的实现。该集成系统结构可实现跨网络、跨平台的协同设计。