基于自适应滤波算法的磁强计/陀螺组合误差修正

针对弹箭姿态测量中低精度陀螺姿态解算误差因漂移迅速增大的问题,文中采用三轴磁强计和陀螺组合测姿方案,对姿态角的输出进行修正。通过建立基于陀螺姿态解算误差角的状态方程和磁强计输出的误差观测方程,采用自适应卡尔曼滤波方法以抑制滤波发散并对姿态误差角进行估计。仿真结果表明:该方法能有效利用磁强计的输出抑制了陀螺漂移带来的误差,提高解算精度,满足长时间姿态测量的要求。     

无陀螺捷联惯性测试研究

制作了九加速度计阵列的无陀螺捷联惯性测量组合实物模型，并进行转台实验，对加速度计输出信号做了初步分析并进行偏置误差校正和滤波处理，发现用处理后的数据进行解算所得的角速度精度明显提高了一个数量级，从而为提高无陀螺惯性测试的精度提供了一种有用的方法。     

基于椭球拟合的弹载MIMU现场快速标定技术

为解决微惯性测量单元(micro inertial measurement unit,MIMU)中惯性器件的零位输出和灵敏度随时间推移而变化的问题,提出了一种基于椭球拟合的现场快速标定方法。通过建立椭球约束模型、设计现场标定方案、求解二次曲面方程得到了MIMU中加速度计零位、灵敏度等待标定参数;对比实验验证了该标定方法的准确性和有效性,试验结果表明该标定方法可在没有精密标定设备的环境下(如靶场)进行现场标定,其标定精度与转台标定结果精度相当,具有一定的工程应用价值。     

捷联式微惯性导航系统的标定方法

设计了微惯性导航单元（MINU）结构。采用翻滚法和转台法，建立数学模型，分别标定加速度计和陀螺的零位偏差、标度因子及安装角误差。提出一种基于虚拟噪声的现场最优标定方法，运用卡尔曼滤波技术估计并补偿加速度计和陀螺零偏。实验室静态实验和车载实验结果均证明了上述方法的正确性和可行性，并且快速、易于实现，能有效提高导航精度，适用于短时间、低中精度导航系统。     

一种激光陀螺捷联惯性导航系统级标定方法

为优化激光捷联惯性导航在卧式三轴转台上的系统级标定方案,设计了卧式三轴转台外环轴整周旋转对惯性测量单元（IMU）误差参数的激励方法。基于捷联惯性导航的误差方程,阐述了速度误差与IMU误差参数间的关系,从而建立IMU系统级标定模型。该模型具有加速度计误差参数仅反应在观测量北向分量、陀螺误差参数仅反应在观测量东向分量的特点,消除了加速度计和陀螺误差参数标定误差的相互影响。根据准D最优准则,设计了正二十面体12点计划的双轴位置单轴速率翻滚法,利用最小二乘法辨识出IMU的24项误差参数。通过给加速度计和陀螺加入不同测量噪声,对IMU标定模型进行仿真,结果表明该方法可抑制加速度计和陀螺的测量噪声对标定结果的影响。     

陀螺寻北仪的算法改进

陀螺寻北仪的算法改进采用基于二位置寻北算法.用转位对消常值漂移,并忽略惯性器件随机漂移误差项.将陀螺和加速度计的机械误差、物理量误差、标度因数及量化误差等测量值输入补偿模块,进行二位置寻北解算和转角误差补偿.实验表明本方法增强了寻北精度.     

寻北仪倾斜状态下转位误差分析

针对目前我国大部分研制生产的寻北仪忽略实际工作过程中转台倾斜时转位误差分析补偿问题,提出一种基于动调陀螺的二位置捷联式快速寻北仪。介绍二位置陀螺寻北仪的工作原理,在推导转台倾斜时方位角解算公式的基础上,重点分析转台倾斜时转位误差对寻北精度的影响,推导出误差公式及补偿方法,并用Matlab进行误差仿真实验。实验结果表明:转台倾斜角在±10范围内时,转位误差引起的寻北误差随方位角的变化基本服从三角函数分布,且大小近似为转位误差的一半。     

双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定技术

激光捷联惯导系统中陀螺和加速度计误差是影响系统导航精度的关键因素,结合双轴旋转激光捷联惯导系统自身的结构特点,提出了一种以速度误差和位置误差作为量测信息的双轴旋转激光捷联惯导系统在线标定方法,该方法可以在静态及行进等不同状态下完成在线标定。车载试验结果表明,在外场没有试验室标定设备如标定平板、高精度转台的条件下,按文中设计的标定路径及标定方法,可以准确估计出激光陀螺和加速度计的各项误差参数。该标定方法对标定环境、标定设备要求较低,且方法原理简单、易于实现。     

速率偏频激光陀螺载体角增量信息解调与陀螺漂移调制原理分析

推导了速率偏频激光陀螺的测量方程,根据此方程提出了从速率偏频激光陀螺输出信号中提取载体角增量信息的陀螺输出信号解调公式;分析了速率偏频激光陀螺的偏频转台对陀螺漂移的调制效应．通过数字仿真定量分析了速率偏频激光陀螺漂移引起的导航参数误差。     

船载测量设备轴角编码器误差修正方法研究

船载无线电测量设备进行标校时,几套测量设备指向固定目标所测得的俯仰指向角度经修正后与大地测量所得角度存在约20"到30"的误差.多次检测后表明:该问题主要由设备俯仰轴角编码器误差导致.因此对传统的轴角编码器精度的检测方法提出了新要求,增加了检测密度和范围,并拟合出了编码器误差修正公式.经过试验任务数据验算,该方法比以往的修正方法效果更好,该测量设备的俯仰测角总精度在原来的基础提高了约15".     

基于卡尔曼滤波的陀螺仪阵列技术研究

多个相同型号的陀螺仪测量轴相互平行,测量同一个角速度信号所组成的阵列叫做陀螺阵列。通过研究陀螺阵列提高惯性测量精度的信息处理算法,建立单个微机电（MEMS）陀螺仪的两种不同漂移模型,利用Allan方差对漂移系数进行辨识,将辨识出的随机漂移系数应用于卡尔曼滤波。通过卡尔曼滤波将陀螺阵列的信息融合为一个较高精度的输出,证明了卡尔曼滤波的稳定性。通过实验对比了不同建模方法的优劣,并且验证了基于卡尔曼滤波的信息融合方法可以有效提高MEMS陀螺仪的精度。     

基于多圈环绕结构的超流体陀螺噪声抑制方法

超流体陀螺是新一代惯性传感器,其面临的关键问题是：输出存在较大的噪声,引起其高测量精度的潜力不能发挥。为此,基于对管路多圈环绕时的流体感抗分析,构建了多圈环绕时超流体陀螺噪声的数学模型;并综合考虑多圈环绕对超流体陀螺的影响,研究最优环绕圈数,提出基于多圈环绕结构的噪声抑制方法。研究结果表明,随着环绕圈数的增加,超流体陀螺的噪声呈现逐渐下降的趋势。根据通用参数,采用最优圈数进行多圈环绕时,超流体陀螺的噪声值被抑制为无多圈环绕时的1/4. 因此基于该方法,超流体陀螺的测量精度得到了显著提高。     

基于支持度的椭球拟合微机械电子系统加速度计现场标定方法研究

为解决微机械电子系统（MEMS）中加速度计的零位漂移误差、标度因数误差和交叉耦合误差随时间推移而变化的问题,提出一种基于支持度的椭球拟合MEMS加速度计现场标定方法。该方法能够在室外进行简单、快捷和高效的标定,其本质是在传统的椭球拟合法基础上,采用支持度法与椭球体法相结合的方法,通过建立椭球约束模型和支持度矩阵对MEMS加速度计的误差进行标定,继而使用误差补偿方程对MEMS加速度计进行输出补偿,最终实现高精度标度。通过椭球拟合对比实验和时间推移实验,证实了该方法可在没有精密标定设备情况下进行标定,其标定精度比传统椭球拟合法提升1倍。     

激光干涉系统在飞行模拟转台校准中的应用

电液伺服飞行模拟转台为复杂的、大型的专用仿真设备,在半实物仿真实验系统中,为飞行器提供角姿态运动。在频繁、长时间使用的情况下,其技术状态可能产生变化,所以就需要对飞行模拟转台的性能指标进行校准。由于飞行模拟转台工作环境的特殊性,需要研发一种新的能够应用于转台的校准方法。本文建立一种新型的激光干涉测量系统,给出了该系统的组成和原理,分析了测量过程中的误差来源和影响,说明了其在飞行模拟转台校准方面的应用。     

基于DSP2812的半导体激光器恒功率系统

针对样机陀螺仪中由于半导体激光器功率变化带来的寻北精度降低问题,设计一种基于位置敏感探测器控制的稳恒功率控制系统。其原理是：在阈值电流以上,激光器的输出功率具有与驱动电流呈正比的特性,设定基准电流,以测定电流与基准电流的差值作为反馈信号;在满足设计要求情况下,尽量减少元器件等硬件的使用,提高系统可靠性;软件设计上利用差值电流实现负反馈。通过软件与硬件结合的方式实现对激光器功率的稳恒控制。实验结果表明：与不增加功率稳恒电路相比,新的控制方式使激光器输出功率稳定度提高了50%,基本保持在4.65 mW;陀螺仪寻北精度提高大约70%,极大改善了陀螺仪的寻北性能。     

惯测组合高低温环境简易标定方法

为简化惯性测量组合(IMU)高低温标定过程,基于输入输出物理量模相等的原理,提出了一种高低温环境IMU简易标定方法,并给出了最佳标定编排。高低温环境下对一套激光陀螺捷联惯导系统进行标定试验,结果表明:与传统标定法相比,简易标定法精度满足导航级惯性导航系统的应用要求。试验证实了简易标定法的有效性。     

基于小波变换的平台惯导抗扰动寻北技术研究

分析了在车载平台惯导陀螺仪控制角速率的实际测量中,由于油机启动、人员走动、风扰等低频干扰的存在,很难将有用信号和干扰信号区分开导致的寻北误差这一工程实际问题.介绍了小波理论这种新的信号处理技术,将其应用于控制角速率测量处理中.试验结果表明,在扰动条件下,提高了平台惯导的寻北精度,有重要的理论意义和工程实用价值.     

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。     

磁悬浮控制力矩陀螺转子系统径向自抗扰解耦控制和扰动抑制

为了克服外部扰动影响磁悬浮转子悬浮稳定度和磁悬浮控制力矩陀螺输出力矩精度的问题,提出一种基于自抗扰控制器的磁悬浮转子扰动抑制方法.根据牛顿第二定律和陀螺技术方程建立磁轴承坐标系下磁悬浮转子系统的动力学方程,基于自抗扰解耦控制原理得到径向四通道解耦模型,设计各通道自抗扰控制器,从而实现转子系统径向四通道解耦和扰动抑制.与分散 PID加交叉反馈控制方法进行仿真对比,结果表明:自抗扰控制器具有良好的扰动抑制功能,能提高转子的稳定精度和控制力矩陀螺的输出力矩精度;因此,此方法不仅改善了解耦控制精度,而且提高了系统对外部扰动和参数变化的鲁棒性,可应用于磁悬浮控制力矩陀螺的高精度强鲁棒控制.