高精度游移方位捷联惯导系统的数字仿真

捷联惯导系统的数字仿真对于系统设计、方案论证和算法研究有着重要的意义,特别是游移方位捷联惯导系统.因此通过完成轨迹发生器、仪表仿真和捷联解算来实现游移方位捷联惯导系统的全数字仿真.在此基础上,通过研究三样子圆锥误差补偿和三样子划船误差补偿来提高捷联惯导系统的精度和稳定性,并进行了仿真比较.     

捷联惯导/北斗高精度组合导航方法研究

提出采用紧组合方式进行捷联惯导/北斗组合导航设计,首先对捷联惯导与北斗系统进行误差分析与建模,将捷联惯导系统误差、北斗等效时钟误差相应的距离(伪距误差)以及等效时钟频率误差相应的距离率(伪距率误差)作为组合导航系统状态;利用捷联惯导位置输出与北斗接收机星历输出构造获得等效伪距,将其与北斗接收机测量的伪距对应相减作为量测,推导建立对应的量测方程,采用卡尔曼滤波设计捷联惯导/北斗组合导航滤波算法;仿真结果表明,该组合导航方法的速度精度达到±0.05 m/s,位置精度达到±3.2 m,水平姿态精度达到±0.4′,航向精度达到±1.6′。     

捷联惯导计算机设计

介绍了捷联惯导计算机系统的研制，整个系统是以高速数字信号处理单片机TMS320C25为核心的单CPU结构的计算机系统，用16位高精度AD676芯片实现惯性组件输出的模拟量信号的A／D转换，并采用FIFO存储器实现8位数字输出，整个系统具有结构简单、可靠性高等特点。     

一种新的船用捷联惯导系统数字仿真器的设计

以舰船的运动特性为依据,设计了一种新的船用捷联惯导系统数字仿真器;用VC++编程语言设计舰船运动轨迹;建立陀螺仪、加速度计的误差模型;用惯导系统姿态更新、位置更新、速度更新解算的结果与航迹点参数(真值)比较,得到惯导系统误差;应用表明,该仿真器能够灵活地模拟出舰船在不同的运动状态下船用捷联惯导系统的各种导航参数,为研究舰载条件下的捷联惯导系统传递对准技术提供了可靠的试验数据。     

高精度石英加速度计采集电路设计

从高精度捷联惯导系统加速度计信号采集需求出发,设计了一种高精度、低功耗、小型化的加速度计信号采集方案,采用数字补偿方案对转换电路的零位和标度因数温度系数进行了补偿校准,补偿后其全温指标提高了一个数量级.经实际电路测试验证,其在-55℃～+85℃温度范围内的标度因数全温变化小于0.5 ppm/℃,全温零位小于10μg,标度因数年重复性达到10 ppm,电路常温功耗仅为1.8 W,测试结果表明该电路方案满足高精度捷联惯导系统应用需求.     

车载惯导里程仪组合导航系统安装误差标定研究

研究了捷联惯导、GPS、里程仪和气压高度计构成的组合导航系统中惯导安装误差角对里程仪航位推算精度的影响;提出了以GPS输出作为辅助信息对惯导安装误差进行标定的方法;设计了以里程仪航位推算误差传播方程为系统方程,以里程仪航位推算结果和GSP位置输出之差为量测,通过卡尔曼滤波估计惯导安装误差的标定方法;仿真结果表明,该方法对惯导安装误差的标定精度能达到角秒级。在调试过程中采用该方法标定补偿后的系统实际跑车实验航位推算精度达到5m+行程的0.15%,表明补偿后残余的惯导安装误差影响已经可以忽略。     

阻尼技术在捷联掼导系统误差补偿中的应用研究

在捷联惯导系统中,误差控制与补偿是影响系统精度的最重要环节和手段;结合工程实际应用,充分考虑捷联惯导系统周期性振荡的误差特性,将阻尼技术应用于捷联惯导系统误差补偿中;设计合理的阻尼回路,利用系统自身的速度信息和外界的速度信息,以消除系统的周期性振荡误差,从而提高系统的导航精度;理论分析和实验结果表明,阻尼技术可以有效地消除系统的振荡性误差,从而抑制系统误差的积累,是系统误差补偿一种有效的方法.     

基于DSP的光纤捷联惯导系统设计与实现

介绍了一种基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统的设计与实现方法;系统采用DSP+MCU的体系结构,DSP主要完成导航计算,利用单片机实现对数据采集模块的控制,并通过双口RAM实现单片机和DSP的数据通信,构成了一套小型捷联惯导系统,同时给出了一种捷联惯导算法编排,简要介绍了SPI通信和TMS320C6713的二次bootloder方式;经测试,系统速度和精度都满足了设计要求,已应用于实际系统。     

石英加速度计温度漂移的小波网络建模

无陀螺捷联惯导系统中所使用的石英加速度计的输出在不同温度条件下漂移比较显著,通过理论分析和试验研究了其静态温度特性,提出了利用小波神经网络进行补偿的方案.与传统的BP神经网络相比,其拟合精度得到大幅度提高.实验结果表明,该方法能有效补偿加速度计的温度漂移误差.     

基于捷联惯导和里程计的井下机器人定位方法研究

针对现有煤矿井下移动机器人定位方法存在定位难、精度低的问题,提出了一种基于捷联惯导和里程计的井下机器人定位方法。该方法利用卡尔曼滤波对捷联惯导进行初始对准,以此确定定位的初始坐标,得到初始姿态转换矩阵;利用捷联惯导独立完成机器人位置解算,同时利用里程计输出的速度信息与捷联惯导输出的实时姿态转换矩阵进行航位推算解算,再次得到机器人的位置信息;为了减少累积误差对捷联惯导的影响,使用里程计和捷联惯导构成航位推算系统,采用Sage-Husa自适应滤波设计组合定位算法,选择误差作为系统状态,经过滤波计算和校正,可获得机器人的精确位置信息。实验结果表明,该方法可实现机器人实时定位,有效减少捷联惯导累积误差的影响;定位精度较高,机器人在Y向运动4.3m,Z向运动0.25m后,Y向定位误差为0.25m,Z向定位误差为0.005m。     

基于MSP430的高精度倾角测量系统设计与实现

针对数字化火力对抗系统中装备倾斜角度精确测量的要求,设计了一种高精度的倾角测量系统。系统包括以加速度计SCA103T和微处理器MSP430为核心的硬件电路,以A/D转换器ADS1110采样控制、温度传感器DS18B20温度补偿和全双工异步通信为核心的下位机软件,以及以微软基础类为核心的上位机软件。编写IIR数字滤波算法,充分抑制振动噪声干扰。实测结果显示,本系统倾角测量精度可达0.002°,具备环境温度补偿功能,满足实际火力对抗的需求。     

一种高精度压力计温度影响的误差来源分析及消除

本文给出了一种高精度数字压力计的数据采集电路。为了消除温度对测量精度的影响,分析了温度影响的误差来源,从热噪声、温度变化对传感器的影响及列数据采集电路的影响等误差来源方面,在数字滤波算法、温度补偿算法、电路设计、系统硬件设计等方面给出了相应的解决方法,实现了数字压力计的高精度测量。     

一种具有环境温度补偿功能的新型热线式空气质量流量计

针对传统型热线式空气质量流量计的测量原理,分析和推导出当环境温度变化时对流量测量结果产生偏移的原因;提出了一种环境温度的补偿方法和具体的实现电路;并对经环境温度补偿后的一种新型热线式空气质量流量计的理论输出和实际输出进行了计算与比较.理论计算和试验的结果表明,经环境温度补偿后,这种新型热线式空气质量流量计在大范围环境温度变化下仍具有较高的测量精度.     

基于LXI总线的热电偶采集系统设计与应用验证

针对复杂装备测试时多通道热电偶传感器的高精度高稳定性温度测试需求,设计了一种基于LXI总线的热电偶采集系统,单台设备具有48个测量通道,通过LXI总线可以实现多设备间同步测量,大幅提高了测量效率与测量精度。本系统采用高精度24位模数信号采集与调理技术,电压采集分辨率最小可达到0.032uV、温度采集分辨率达到0.04℃,电压测量精度达到0.05%；设计了一种高精度快速冷端温度补偿模块,可以有效补偿环境温度变化所带来的测量误差,T型热电偶温度测量精度达到0.25℃；集成了多种热电偶传感器电压-温度信号转换与补偿算法,支持J、K、T、E、S、R、B、N型8种热电偶；为有效解决数百通道温度采集面临的多设备同步采集问题,采用了LXI总线架构,多设备间均通过LAN进行数据通讯。为进一步验证所设计系统的性能,通过某计量实验室进行了温度准确度与电压准确度测试,R型热电偶温度测量误差在0.45℃内、S型热电偶温度测量误差在0.6℃内；最后,在某发动机综合测试试验台上进行了K型热电偶实测验证,并通过与NI公司的PXIe-4353模块进行对比测试,验证了所设计的热电偶采集系统具备较高的测量精度,K型热电偶准确度达到了0.5℃。     

加速度计组件温度特性在系统建模

捷联惯导系统(SINS)内部工作温度的升高会引起其中加速度计组件输出脉冲产生漂移.分析了SINS初始对准精度与加速度计组件温度漂移的关系,设计针对双轴位置转台的五位置升温实验,分离出加速度计组件零偏、标度因数误差和温度之间的关系,最终通过多项式拟合建立起补偿模型.常温条件下(25℃～50℃)系统应用结果表明,该建模和温度补偿方法可以改善加速度计组件安装误差标定精度,并提高SINS对准精度和快速启动能力.     

基于单片机的实用型温度控制仪设计

为了达到快速、稳定的控温效果,以标准PT100热电阻作温度传感器,利用16位的模数转换器ADS1110实现高精度的A/D转换,选用STC89C51单片机为主控芯片,结合积分分段PID控制算法,通过调节PWM波的占空比控制双向晶闸管的导通,从而控制加热炉丝的平均加热功率,构成温度测量控制系统.经测试,该温控系统稳态精度可...     

基于ADS8568的八路数据采集系统设计

为了提高某惯性测量单元的精度,需对其输出信号进行大量采集以建立误差模型.该惯性测量单元不仅包含6路惯性传感器信号(3路陀螺和3路加速度计),还包括两路温度传感器输出以提供温度补偿,所以设计了基于ADS8568的八路数据采集系统.该系统采用AD芯片ADS8568,实现8路模拟信号的同步采集;以FPGA为主控芯片,控制信号的采集存储;以8G bit FLASH为存储芯片,实现大容量数据的实时存储.经实验验证,该采集系统可以正确采集传感器输出数据,采集到的数据正确有效,可用于误差建模的分析,具有一定的工程实用价值.     

基于PT100的高精度温度测量电路的设计

普通四线制恒流源驱动测温系统受温度电流漂移等影响,温度测量准确率很低,很难超过0.1℃量级.基于PT100设计了一种改进的恒流源驱动四线制高精度温度测量电路,通过采样温度稳定系数高的高精密电阻的电压和铂电阻电压的比值,消除了恒流源由于温度漂移等因素影响的电流变化,使得输出电压比值与铂电阻成良好的线性关系.利用LTC2492A/D转换器对信号进行采样,将信号传送给ATMEGA32单片机,单片机进行数据处理并保存和显示数据.实验测试结果表明,该电路温度测量的精度和稳定性均可以达到5‰之内,与理论值一致.     

船用温湿度传感器的温度特性研究

引起温湿度传感器测量误差的主要因素是背景噪声和传感器放大电路温漂,为了降低温湿度传感器的测量误差,通过设置滤波器并采用信号叠加方法抑制背景噪声;采用数据拟合技术确定放大电路温度特性,建立温度补偿模型编写温度校正软件并对放大电路温漂进行补偿。试验结果表明,温度补偿后的温湿度传感器测量精度得到明显提高。