光纤陀螺组件误差标定ARLS算法

捷联惯性导航系统误差参数标定的准确程度对于系统的导航和定位精度具有重要影响.针对常规速率标定法不能辩识陀螺零偏,未充分预热时光纤陀螺的误差标定易受温度变化影响这两个问题,提出了一种用于光纤陀螺捷联惯性导航系统的新标定算法--自适应递推最小二乘法(ARLS).在建立光纤陀螺误差及其补偿模型的基础上,通过大量温度实验研究了自适应遗忘因子的求取方法,详细推导了ARLS算法及其实现思路.最后通过算法仿真和速率试验证明了在器件特性不稳定条件下,ARLS算法能有效辨识陀螺的误差参数及减小温度变化对光纤陀螺误差标定的影响.     

基于BP神经网络的光纤陀螺仪温度建模研究

目前光纤陀螺应用广泛，但是其性能容易受到环境温度影响，从而影响到惯性导航系统的性能．光纤陀螺的温度特性具有非常复杂的非线性特点，而BP神经网络具有良好的逼近复杂非线性函数能力。使用BP神经网络建立光纤陀螺温度特性的黑箱模型，不对零漂和标度因子进行补偿，而直接对陀螺输出进行校正．经实际数据检验，该建模补偿方法比未经补偿和经过传统工程补偿方法的精度提高了两个数量级．与传统的线性模型相比较，本文基于BP神经网络建立的光纤陀螺温度模型具有补偿方法简单，精度高，通用性好等优点．     

再入式光纤陀螺及其信号处理系统

光纤陀螺目前已经进入工程实用化阶段,其发展向高精度、低成本和小型化方向发展.再入式光纤陀螺是一种符合光纤陀螺发展趋势的,具有光明前景的新型光纤陀螺之一.本文介绍了再入式光纤陀螺的工作原理及其信号处理系统.给出了再入式光纤陀螺仪的信号处理系统试验结果.     

光纤陀螺技术的军事应用及前景

介绍了光纤陀螺的原理及种类,通过将光纤陀螺与其它陀螺进行比较,总结出了光纤陀螺的优点.最后,综述了光纤陀螺在武器装备上的应用,并对光纤陀螺的应用前景作了预测.     

基于虚拟仪器技术的光纤陀螺自动化测试系统设计

光纤陀螺是在20世纪70年代兴起的新型仪器,具有精度高、抗干扰能力强等优点,在各类武器系统中被广泛应用,为了保证光纤陀螺的精度,拥有一套高精度的测试系统非常有必要,目前应用最多的就是数字式光纤陀螺,其直接通过计算机进行数据的采集与处理即可。光纤陀螺测试系统的设计需要通过转换器实现,性能受到了一定限制,因此设计一种简单的自动化测试系统,让系统拥有较高的精度并提高工作效率,是目前亟待解决的技术问题。     

光纤陀螺技术及其在军事领域的应用展望

光纤陀螺作为新型的角度传感器,近年来发展非常迅速,在测量和制导领域得到广泛的应用。本文介绍了光纤陀螺的基本原理和分类、各类光纤陀螺的特点及国内外的发展状况,结合光纤陀螺的特点,展望了其在精确制导弹药、测试等军事领域中的应用。     

高精度光纤陀螺信号的在线建模与滤波

针对高精度光纤陀螺随机误差,在分析其一般时间序列模型的基础上,提出了一种改进型二阶自回归AR(2)模型,可以在线建立光纤陀螺随机误差模型.根据该模型,采用卡尔曼滤波算法,实现了光纤陀螺惯导系统在对准与导航过程中光纤陀螺随机误差的实时滤波.滤波结果和Allan方差分析证明,光纤陀螺信号中角随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡和量化噪声五项噪声源误差系数都小于滤波前的二分之一,有效减小了光纤陀螺随机误差,提高了光纤陀螺精度.     

光纤陀螺的温度试验与误差补偿

分析了光纤陀螺的温度特性及非线性特性,并在组建光纤陀螺温度试验系统的基础上,进行了全温度范围下的位置试验和角速率试验,研究不同的温度及输入角速率对光纤陀螺输出的影响.根据试验结果,分别建立了光纤陀螺零偏的温度模型以及标度因数的温度和非线性模型,并采用最小二乘法拟合模型的参数.通过实测数据进行仿真验证,结果表明,建立的模型能够较好地描述光纤陀螺的温度及非线性特性,利用该模型进行光纤陀螺的温度和非线性误差补偿,取得了较好的效果,光纤陀螺的测试精度得到了较大程度的提高.     

单轴光纤陀螺光学结构的研究与实现

针对实际系统中的单轴干涉式光纤陀螺仪结构与稳定性问题,提出将Lyot消偏器引入到陀螺光学结构中,新结构在不改变原陀螺光路高精度特性的基础上,使系统输入极低偏振度的自然光,提高了单轴光纤陀螺的精度和稳定性.利用琼斯矩阵与干涉矩阵建立了单轴干涉式光纤陀螺的系统模型,对该陀螺的输出及零点偏移情况进行了仿真分析和实验研究.结果表明,该设计结构在提高了陀螺系统的精度与稳定性的同时,还在一定程度上降低了系统对光源偏振度的要求.     

光纤陀螺在摇摆状态下的误差建模与补偿

光纤陀螺在摇摆运动条件下存在不可忽略的角速率测量误差,该项误差制约了光纤陀螺捷联系统在恶劣角动态应用环境下的精度。针对这种情况,基于自动控制理论和光纤陀螺闭环控制方案,分析了闭环光纤陀螺摇摆误差的产生机理,指出角加速度是导致摇摆误差的主要因素。随后建立了光纤陀螺摇摆误差的简化模型,并提出了摇摆误差补偿算法。最后采用基于等效输入原理的动态特性测试方法,在不同的摇摆频率下对光纤陀螺进行了摇摆误差测试和补偿试验。试验结果表明,补偿后摇摆误差减小了一个数量级,验证了理论模型的准确性和补偿算法的有效性。     

弹载光纤陀螺旋转惯组误差自补偿技术

目前弹载惯性测量组合测试标定精度受外界干扰影响较大,特别是光纤陀螺温度稳定性低,易受环境温度影响参数变化,导致误差补偿效果不好。针对该问题,提出设计一种光纤陀螺旋转惯性测量组合。在惯性测量组合外加旋转轴,在导弹飞行过程中使惯性测量组合绕旋转轴连续旋转,将射前补偿不完全误差调制为周期项,从而达到误差自补偿的效果。理论分析和仿真结果表明,通过旋转不仅能自动补偿与转轴垂直方向惯性仪表的常值误差和部分安装误差,而且能补偿加速度计部分一次项误差、二次项误差和部分交叉轴耦合项误差,选择合适的旋转方案还可以完全消除旋转速度与陀螺仪标度因数误差、安转误差的耦合误差。     

光纤陀螺IMU的六位置旋转现场标定新方法

针对光纤陀螺惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的误差系数随时间推移而变化的问题,本文提出一种光纤陀螺IMU的六位置旋转现场高精度标定新方法,该方法在使用现场将光纤陀螺IMU在六个位置上进行十二次旋转,然后根据光纤陀螺IMU的误差模型建立42个非线性输入输出方程,通过旋转积分和对称位置误差相消,消除方程中的非线性项,最终求解出陀螺标度因数、陀螺常值漂移、陀螺安装误差和加速度计常值偏置等15个误差系数.实验结果表明,该方法可在没有精密转台的现场实现光纤陀螺IMU的精确标定,其标定精度与基于精密转台的标定精度相当.     

基于MEMS陀螺的低成本捷联惯导系统设计

介绍了一种基于MEMS陀螺和石英挠性加速度计的低成本捷联惯性导航系统的设计与实现方法。给出了惯性测量单元(IMU)的模型方程,并在全温下对IMU的输出进行补偿;采用"四元数"法进行姿态计算,通过坐标变换、积分运算确定载体的速度、位置;对惯测样机进行了60 s的静态测试,结果表明该系统短期准确度满足SINS/GPS组合导航系统需求。     

基于小波分析的捷联式惯导系统的初始对准方法研究

对于光纤陀螺捷联式惯导系统，提出了一种新的初始对准方法，采用小波分析方法撮初始对准的有用信号；用二位置法确定初始方向余统矩阵，同时对光纤陀螺的常值漂移和加速度计零偏置进行标定。仿真结果表明了这种方法的有效性。     

再入式光纤陀螺实用化技术研究

再入式光纤陀螺（Re—FOG）使相互干涉的两路光循环进入光纤环,通过缩短光纤长度克服温度和应力引起的误差。本文研究了再入武光纤陀螺实用化的相关技术;提出了一种采用脉冲相位调制的信号检测方法;设计了专门的数据通讯模块。实验结果表明：所提出的信号检测方法可分离出所需循环次数的信号并解算出陀螺转速;所设计的通讯模块能保证实现陀螺与导航计算机之间的快速、稳定、准确的数据传送。再入式光纤陀螺可成为实用化的新型光纤陀螺。     

一种支持网络协议的嵌入式敏捷化智能维护单元的实现

基于敏捷制造对制造过程管理与维护的需求,研究并建立了制造系统智能维护单元的原型.针对CNC机床类设备在线监测与诊断系统应用中的问题,提出了支持网络协议的敏捷化多参数集成智能维护单元解决方案,设计了基于智能维护单元的旋转机械监视诊断与维护系统,该系统可在嵌入式处理器ARM和DSP处理器的控制下完成故障诊断和远程维护功能.