陀螺仪安装支架的动态特性分析与优化

陀螺仪是惯性导航系统的关键部件,其安装支架的动态特性直接影响陀螺仪的测量精度.文中利用ANSYS软件建立了陀螺仪安装支架的三维实体模型及有限元模型,分析了陀螺仪安装支架自由状态下的模态.结合模态分析结果,讨论了陀螺仪抖动的激励和发动机激励对陀螺仪安装支架动态特性的影响,发现了安装支架结构设计的不足,并提出改进方案.理论模态和实验模态分析表明,改进后的陀螺仪安装支架的结构动态特性明显改善.经试验测试,激光陀螺仪输出精度符合惯性导航系统的要求.     

硅微振动陀螺仪设计与性能测试

介绍了基于DDSOG(Deep Dry Silicon On Glass)工艺自主研发的硅微振动陀螺仪的结构,封装,及信号与性能检测.利用结构解耦的方法和DDSOG工艺设计和制备了双质量线振动式陀螺结构.为了提高它的机械灵敏度、可靠性和长期稳定性,采取真空封装技术实现了器件级真空封装,并消除了轴向加速度等共模干扰的影响.陀螺电路采用自激闭环驱动、开环检测的方式,简化了电路.为了降低环境温度对陀螺零偏的影响,研究了既定范围内陀螺的输出特性,建立了陀螺输出与温度之间的关系模型,设计了温度补偿电路,降低了陀螺整表的功耗和体积.对采用上述技术的硅微陀螺仪进行了性能测试,测试结果表明,陀螺Q值＞100 000,量程为±500(°)/s,标度为21.453 mV·(°)-1s-1,非线性和对称性分别为36.905×10-6和184.125×10-6.常温下陀螺零偏稳定性为7.714 3(°)/h,带宽为100 Hz,整表体积为31mm×31mm×12mm,功耗为288 mW.该陀螺仪性能好、体积小、功耗低,在中等精度的惯性导航系统中有较好的应用前景.     

稳象系统陀螺仪主轴振动控制

本文以稳象系统中的陀螺仪主轴振动为对象，对直接陀螺稳定系统的失稳进行了分析，对陀螺仪章动现象的原因给出了结论，并给出了振动控制方法。     

陀螺仪驱动电源的建模与仿真

陀螺仪是飞机惯性导航系统的重要部件,它的精度直接影响着整个惯性导航系统的精度。文章针对陀螺仪电机驱动电源的要求,设计了一种电压型SPWM逆变电源,给出了电源系统的主电路和控制电路,同时设计了逆变电源的滤波电路,该电源系统可以给陀螺仪提供高质量的电能。通过saber软件进行了仿真实验,实验证明该驱动电源具有精确度高、效率高等特点。     

陀螺故障振动诊断系统

本文首先分析了陀螺系统的主要振源以及系统在谐和激励下的特征值，然后介绍了陀螺故障振动诊断系统的设计思想，指标与功能，最后给出了该系统在稳象陀螺仪的振动诊断的实际应用。该项目的研究获得部级科技进步三等奖。     

基于Allan方差的激光陀螺信号分析

本文分析了激光陀螺的随机噪声的产生来源,同时分析了噪声里的量化噪声、角度随机游走、零偏不稳定性、速率随机游走、速率斜坡噪声。在利用Allan方差对激光陀螺仪输出信号进行分析基础之上,设计了IIR滤波系统对陀螺信号进行处理,并对滤波前后的陀螺测试数据进行了对比,结果表明,该滤波技术能有效提高激光陀螺的精度。     

利用MEMS综合微加工方法实现的非全硅微陀螺技术

本文的主要内容包括(1)简要介绍了硅微型陀螺仪的分类及其基本工作原理,包括硅微型梳状线振动驱动式陀螺仪、振动轮式微机械陀螺仪、硅微型框架驱动式陀螺仪.(2)详细介绍了以微陀螺为核心的微型惯性测量系统的组成,在应用中的关键技术,主要问题及解决途径,并展望了微型惯性测量系统的发展前景.(3)提出了利用MEMS综合微加工方法实现的非全硅微陀螺技术.     

一种改进的在线测量SINS陀螺常值漂移的方法

捷联惯性导航系统(SINS)中随时间变化的陀螺常值漂移是导致SINS导航误差的主要因素之一.在现有全监控方法的基础上,提出一种改进的在线测量SINS陀螺常值漂移的方法.利用短时间内监控陀螺常值漂移变化缓慢的特点,改进监控陀螺的旋转方案,在减少监控陀螺旋转次数提高效率的同时保证陀螺常值漂移的测量精度.详细介绍了其原理并进行了理论推导和误差分析,最后通过陀螺全监控和惯性导航半物理仿真实验验证了其有效性.仿真结果表明,该方法有效降低了实施的复杂性,同时使监控补偿后的陀螺漂移减小了一个数量级(均方根),惯性导航平面位置精度提高了近5倍.     

冷原子干涉陀螺仪实现及其性能分析

介绍了三脉冲对抛式冷原子干涉陀螺的物理实现过程,分析了其主要噪声来源及其作用机理,并介绍了相应的噪声抑制方法。在此基础上,采用灵敏度函数分析方法对拉曼激光相位噪声、反射镜振动噪声两种主要噪声进行分析,得到其对于干涉相位结果及测量稳定性的准确影响,基于此可以实现典型噪声的准确抑制,为后续陀螺精度的提高提供了理论依据。此外,为了进行系统整体性能评估,参考Allan方差方法对冷原子陀螺进行了陀螺噪声性能测试分析,为后续冷原子干涉陀螺应用于惯性导航系统提供了参考指标。     

基于椭球拟合的三轴陀螺仪快速标定方法

陀螺仪是惯性导航系统的核心器件,其测量精度直接影响惯性导航系统的姿态解算的准确性,对其准确、快速地校准显得至关重要.目前陀螺仪所采用的位置标定和速率标定方法,存在测试条件苛刻,需要精密的标定测试设备和高精度的北向基准,且标定时间长等问题.在分析了三轴陀螺仪误差模型的基础上,提出了一种基于椭球拟合算法的三轴陀螺仪快速标定方法.该方法通过对三轴陀螺仪在不同姿态下对同一角速度矢量的测量数据进行椭球拟合,可快速标定出该三轴陀螺仪的零偏、灵敏度、不正交等静态误差,进而对角速度矢量测量数据进行补偿,以提高测量结果的准确度.实验结果表明该方法可有效提高三轴陀螺仪的测量精度.     

基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统

针对传统单片机控制器无法同时读取MEMS陀螺阵列的测量数据,难以满足实际工程应用的测量要求,为提高MEMS陀螺仪的工作性能,设计了一种基于FPGA的MEMS陀螺阵列信号采集系统。系统选取FPGA作为主控芯片,与外围器件ADXRS810陀螺仪搭建陀螺阵列信号采集平台。选用Verilog HDL作为输入语言来实现FPGA内部逻辑设计,通过SPI协议和状态机实现与陀螺阵列的数据通信,采用双口RAM模块给阵列陀螺分配不同的地址并通过RS232串口实现和上位机的通讯。通过搭建的软硬件实验系统测试,表明设计的系统具有实时性好、精度高、成本低的特点。     

MEMS陀螺零偏温度补偿方法

MEMS陀螺零偏是惯性导航系统的主要误差源之一,而外界环境温度变化对MEMS陀螺零偏具有重要影响。针对上述情况,提出基于小波阈值去噪与RBF神经网络相结合的零偏温度补偿方法。通过设计好的实验方案采集与温度相关的MEMS陀螺输出数据,并采用不同的温度补偿方法进行零偏温度补偿。实验结果表明,与原始输出、多项式拟合及RBF神经网络相比,基于去噪RBF神经网络的零偏温度补偿方法精度更高,适应性更强,有效地提高了MEMS陀螺输出精度,进而提高惯性导航系统精度。     

方差分析法下激光陀螺仪机械振动抑制技术

激光陀螺仪可以精确地确定运动物体的方位,但其自身机械振动影响其定位精度,稳定性与可靠性较差。提出了一种基于方差分析法的激光陀螺仪的机械抖动控制技术。设置一个弹簧阻尼系统,建立激光陀螺仪的机械抖动方程,对激光陀螺仪的正弦抖动信号进行分析,计算抖动轴的转角,利用laplace的变换和反变换计算激光陀螺仪零初值时和有初值时的抖动输出,并分析激光陀螺仪机械抖动控制的电路,在对激光陀螺仪建立机械动力模型和分析机械抖动电路的基础上,引入方差分析法,计算激光陀螺仪输出数据的速度,得出激光陀螺仪的抖动时间,分离激光陀螺仪中的误差源,最终实现激光陀螺仪的机械抖动控制技术。实验结果表明,提出方法可以有效控制激光陀螺仪的机械振动,提高激光陀螺仪的稳定性和可靠性。     

无人搬运车的新技术及瑞典和美国产品情况

无人搬运车的引导方式主要有利于低频引导电缆和电磁传感器进行引导的电磁感应引导，利用激光扫描器识别定位标志的激光引导和利用特制磁笥位置传感器及陀螺仪技术的磁铁－陀螺引导等。控制技术向微处理器化和集中控制及管理软件智能化方向发展。     

一种新的基于加速度计的无陀螺捷联惯性导航系统设计与实现

提高角速度解算精度是提高无陀螺惯性导航系统导航参数解算精度的主要途径.本文通过对基于加速度计的无陀螺惯性导航系统的基本方程进行分解分析,研究了提高角速度解算精度的所有可能的加速度计安装布局方案,并结合考虑各种可能方案的原理样机的机械加工难易程度后,设计确定了一种新的既能够提高角速度解算精度、又易于实现样机研制的9加速度计的设计安装方案,根据该方案研制了样机,编制了导航参数解算软件,对系统进行了实验测试,实验结果表明,在静态条件下,研制的无陀螺惯性导航系统1 h的位置误差精度达到了1.5 km,姿态解算精度达到了0.082°.     

激光陀螺系统动力学特性分析

在构建激光陀螺捷联系统时,由于三个激光陀螺安装在同一个支架上,并且三个陀螺振子都在进行高频角振动,激励支架产生耦合振动,外界的干扰振动也会通过隔振器传到支架上,因此造成陀螺是在振动载体环境下工作,引起激光捷联系统的振动耦合误差,导致系统导航精度下降。采用MSC.NASTRAN有限元软件,分析了某激光陀螺系统的动力学特性和振动模态,确定了三个激光陀螺的合理安装位置。计算了隔振器的隔振效果,并分析了外界扰动对激光陀螺的影响。由此评估激光陀螺系统的动力学特性,得出其中存在的弱点,为激光陀螺系统结构的动力学特性修改提供依据。     

基于Verilog HDL的三轴光纤陀螺时分复用系统数字滤波电路的实现

随着光纤惯性导航系统和光纤陀螺小型化技术的发展,开展三轴一体化光纤陀螺的研究是当前的一个主流。文章首先介绍了三轴一体化光纤陀螺时分复用技术方案,基于FPGA器件,运用Verilog HDL实现梳状滤波功能,完成了三轴一体化光纤陀螺时分复用系统数字滤波电路的设计,减小了电路系统的体积,降低了功耗,满足系统要求,实现了系统的小型化。     

晃动基座下激光陀螺捷联导航系统初始对准预滤波新方法

激光陀螺捷联惯性导航系统在晃动基座下进行初始对准,外界的干扰会令激光陀螺和加速度计的噪声增大,从而使初始对准的时间延长,甚至不能完成对准。对激光陀螺和加速度计输出简单的采用低通滤波的方法,并不能有效的抑制传感器噪声。采用小波方法,虽然能够抑制噪声的影响,但是由于小波的高计算复杂度和块处理结构,很难在线实现。针对这个问题,本文提出一种新的预滤波方法,将传感器输出通过低通滤波之后再通过一个基于隐式马尔可夫模型的稳态卡尔曼滤波,这样就能有效的降低基座晃动带来的噪声,同时不降低对准的精度。实验结果表明,本文提出的预滤波方法计算复杂度低,滤波效果明显,能够很好的辅助激光陀螺捷联导航系统在晃动基座下完成精对准。     

一种缩短闭环干涉式光纤陀螺仪(IFOG)预热时间的方法

光纤陀螺仪的启动阶段,温度的变化导致光纤陀螺仪性能的不稳定.通过分析影响光纤陀螺仪启动阶段热稳定性的因素,提出了一种基于DSP系统的可以实现光纤陀螺快速稳定的方案.这种方法适用于导弹发射、飞机导航等对光纤陀螺仪预热时间要求高的场合.     

惯性导航平台减振装置设计及其动态特性分析

针对惯性导航平台隔离振动的要求,在分析惯性导航平台振源基础上,结合减振理论,设计了该平台的减振系统。基于复刚度模型的橡胶减振系统理论,实验测试得到橡胶减振器多种工况下的参数-刚度、损耗因子。建立了减振系统的有限元模型,通过模态分析获得减振系统的前12阶固有频率,并通过谐响应分析方法分别获得发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励下的位移响应,结果表明所设计的减振系统固有频率远离发动机怠速激励和陀螺仪抖动激励频率、位移响应幅值小,具有良好的减振效果。