新型惯性技术的发展

叙述了航天新型惯性技术的发展,重点讨论航天惯性技术在实施精确打击中的特殊地位,导弹武器精确制导对惯性技术的要求;简要介绍激光陀螺仪、光纤陀螺仪和微机电惯性仪表的国内外研制、关键技术、发展趋势,提出新世纪发展航天惯性技术的途径、建议和对策。     

飞行体姿态惯性测量技术综述

为了研究弹道修正查阅了大量的惯性测量技术相关文献,收获颇丰。为了使读者也对惯性测量有较全面了解,特作综述。读者可从单种惯性器件测量技术及惯性测量组合技术两方面着手研究。从最早的刚体转子陀螺仪发展为光纤陀螺仪,从六加速度计组合发展为目前较为广泛使用的九加速度计组合,无论单陀螺仪组合还是单加速度计组合都无法克服本身所固有的性能缺陷,如测量精度低、成本高、性能差;而不同惯性测量组合技术的提出,正是弥补了这一缺陷,它基于信息融合的技术,利用多种测量器件性能互补的特性,提高了测量精度,降低了成本、改善了性能。     

导弹的方位对准装置

发明的背景现代的一些导弹系统可用像捷联式惯性测量装置这样的弹上对准装置。一般地说,惯性测量装置由三个陀螺、三个加速度表和包括计算机在内的电子装置所组成。这些设备可用来确定和保持一个基准坐标系,由此得出速度和位置。然而,除非采用非常精密的垂直陀螺仪,否则没有某种附加的设备,捷联式惯性测量装置的精确方位自主对准是不可能的。这种附加的设备,例如能使惯性测量装置对准方位,或者最低限度能使垂直陀螺仪对准方位,通过90°或180°,以确定陀螺的短期的漂移,也就是说,在使用陀螺仪确定方位以前,先对其进     

一种基于惯导/地磁信息融合的 低成本组合导航方法

为提高飞行器在轨导航精度需要高精度惯性导航器件,由此带来成本增加。针对短时间在轨小型飞行器,提出一种基于低成本惯导/地磁敏感器件的信息融合组合导航方法,通过利用微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)惯性组合和磁强计输出参数共同构建状态方程和量测方程,并采用基于反馈校正的卡尔曼滤波算法,分析了高、中、低精度的惯导组合和MEMS三轴磁强计不同测量精度条件下的导航精度偏差。结果表明,采用惯导/地磁信息融合导航,可降低对惯性器件的精度要求,从而降低轨道飞行器导航的经济、质量成本和对安装空间的需求。     

四旋翼飞行器航姿测量系统的数据融合方法

针对小型四旋翼飞行器航姿测量系统中MEMS器件精度低、易发散等问题,提出一种新的数据融合方法,对航姿测量系统中陀螺仪、加速度计和电子罗盘的输出数据进行融合。利用MEMS惯性测量元件搭建了一个低成本航姿测量系统,分析了姿态解算的过程和难点,采用基于梯度下降的姿态融合算法,对四元数更新方程进行了补偿。实验结果表明:与目前常用的卡尔曼滤波算法相比,基于梯度下降的数据融合算法能显著降低对处理器速度和精度的要求,能有效融合航姿测量单元的传感器数据,提高小型四旋翼飞行器的姿态测量精度。     

航天惯性仪表40年与未来趋势

航天惯性今天在过去的４０年里,各方面技术都取得了长足的进步。在各种新型惯性仪表和惯性系统不断发展并日益成就的今天来预测２１世纪的惯性技术,需要回答的问题是：传统的机械转子式陀螺仪前景如何？新型惯性仪表在航天领域如何发展？惯性系统向何处去？在本文中就这些问题进行了一般的讨论。     

低成本IMU/GPS车辆组合导航系统设计与仿真研究

设计了一种低成本的IMU/GPS车辆组合导航系统.采用低精度的陀螺仪和加速度计作为惯性测量器件,构成惯性测量装置(IMU);然后,将该IMU与GPS构成组合导航系统,通过设计高效的组合导航算法来提高组合系统的定位精度.实验仿真结果表明,该低成本IMU/GPS车辆组合导航系统具有较高的导航精度,同时有效降低了系统成本.     

卫星定位/惯性导航技术的发展趋势及其在军民系统中的应用

着重叙述了在美国航宇学会（ＡＩＡＡ）１９９７年制导导航与控制（ＧＮＣ）会议上反映的卫星定位／惯性组合导航技术（主要是ＧＰＳ／ＩＮＳ）和新型惯性器件的发展趋势及其在军用平台及武器中的应用前景，预测ＧＰＳ／ＩＮＳ系统近期可以达到１ｍ的极限精度并对这种系统的抗干扰问题进行了论述。还对新型惯性器件的发展方向作了介绍，重点介绍：１）高精度光纤陀螺（ＰＦＯＧ）的最近进展，其漂移率可达＜０．００１（°）／ｈ，随机游走可达＜０．０００５（°）／ｈ，线性度＜５ｐｐｍ。可替代激光陀螺用于战略系统。２）微机电系统构成的固态微型陀螺、加速度表及惯性平台，它采用类似微电子技术的加工工艺，适合于批量生产，成本低，其性能在不断提高，为惯性技术广泛应用于军民系统开辟了广阔的前景。     

卡尔曼滤波在四旋翼飞行器姿态测量中的应用

针对简单均值滤波很难满足要求的不足,介绍一种四旋翼飞行器系统飞行姿态测量的新算法。在使用传统的加速度传感器获取数据的基础上,使用卡尔曼滤波的方法,将加速度传感器数据和陀螺仪数据进行融合,以单片机为核心的惯性测量单元进行试验。结果表明,该算法能避免动态噪声对加速度传感器数据的影响,提高四旋翼飞行器姿态测量的精度。     

战略导弹的精度与重力异常

本文首先提出了命中精度对战略导弹的军事和经济意义,并列出了战略导弹的误差模型,从中可以看到,惯性器件是战略导弹的主要误差源,因此,着重讨论了陀螺仪、加速度表、平台的静差和动差模型。最后从导弹的关机方程入手,推导了导弹的制导方程式以及重力异常对射程误差的影响。     

陀螺仪的发展动向

陀螺仪是飞行体姿态控制系统最重要的惯性敏感元件,其性能指标直接影响导航—姿态控制的精度。从1908年舒勒(Schular)开始研制陀螺盘并作为测量仪表开始应用,至1942年惯性制导系统的初次成功,陀螺仪发展到目前已经有七十多年的历史了。但是在陀螺仪研制初期的一段时期内,由于精度、稳定性等方面的原因,很难完成导航任务。很显然,要满足惯导系统对陀螺仪的高精度、大工作范围,小工作角度的要求,仅仅靠一般     

微型机械惯性仪表的进展

引言与陀螺仪和加速度计等惯性敏感器件有关的技术正在发生重要的变化。这些变化有可能使惯性敏感器件广泛用于许多军民新领域。预料这将会发生而且在许多方面正在发生,因为惯性敏感器件正开始采用固态工业在最近十年里所开发的许多制作技术。惯性敏感器件正使用象铌酸锂这样的电光材料,采用早为固态电路开发的低劳动强度批加工工艺制作在硅、石     

导弹制导系统的新型惯导器件：－光纤陀螺仪及其测试问题

光纤陀螺仪是导弹制导系统的新型器件,随着光通信技术的飞速发展,启动快、全固态的光纤陀螺仪将取代传统的机电式陀螺仪。本文讨论的是用于导弹制导系统的光纤陀螺仪、光纤陀螺仪由超辐射发光二极管、耦合器、多功能集成光学器件、保偏光纤传感环圈、光电探测器以及信号处理电路组成,提高闭环光纤陀螺仪精度的技术途径有：改善多功能集成光学器件的性能和稳定性;采用四极对称绕法缠绕保偏光纤传感环圈;改善光源的性能和温度稳定性和采用数字电路。文中还讲座了光纤陀螺仪的测试问题。     

导弹制导系统的新型惯导器件——光纤陀螺仪及其测试问题

光纤陀螺仪是导弹制导系统的新型器件,随着光纤通信技术的飞速发展,启动快、全固态的光纤陀螺仪将取代传统的机电式陀螺仪.本文讨论的是用于导弹制导系统的光纤陀螺仪.光纤陀螺仪由超辐射发光二极管、耦合器、多功能集成光学器件、保偏光纤传感环圈、光电探测器以及信号处理电路组成.提高闭环光纤陀螺仪精度的技术途径有改善多功能集成光学器件的性能和稳定性;采用四极对称绕法缠绕保偏光纤传感环圈;改善光源的性能和温度稳定性和采用数字电路.文中还讨论了光纤陀螺仪的测试问题.     

基于ARM的陀螺仪特性仿真系统研究

以某型飞行器的惯性制导系统为应用背景,介绍了一种基于ARM的陀螺仪特性仿真系统的设计与实现。根据嵌入式系统的体积小、性能强、功耗低等突出特点,采用结构化的程序设计、模块同步通讯、电磁兼容、抗干扰与容错等技术,构建了以ARM为核心的陀螺仪仿真系统,解决了陀螺仪控制回路复杂、信号敏感度高等难题。     

海上垂直发射系统的发展概况

一、海上垂直发射系统的优点垂直发射过去通常用于大型、远程战略或航天武器的发射,进入七十年代以来,由于惯性仪表精度的改进,微型电子计算机的发展,尺寸小型化和成本降低,使得垂直发射在较小型战术导弹上已成为可行。在舰艇上使用垂直发射系统有许多优点:     

大速率液浮积分陀螺的研究试制

1.绪言作为完成未来航天任务所必须的制导、控制系统的一环,研究了各种结构的大速率积分砣螺(捷联方式),其中单自由度液浮大速率积分陀螺的研究试制工作,是在过去研究成果的基础上,从1977年开始,到1979年完成了试制工作,现将其成果报告如下。 2.设计要点与试制准备工作积分陀螺适用范围很广,作为设计目标作了如下考虑。修正速率为60°/秒(最大),30°/秒(精度指标);稳定性为50百万分之1σ;长时间与G无关漂移率为0.018°/小时1σ;G敏感漂     

国外导弹、航天与飞机应用动力调谐陀螺仪

本文比较详细地介绍了动力调谐陀螺仪的原理,这种陀螺因具有结构简单、体积小,重量轻、成本低等优点,所以发展很快,用途甚广,现已成熟地作为第三代惯性级仪表,作位置陀螺用于平台系统,作速率陀螺用于捷联系统。目前,这种陀螺仪已广泛地应用于航空、航海、导弹、宇宙飞行器的控制、制导和导航系统。文章还介绍了国外一些主要国家研制生产动力调谐陀螺仪的情况。     

动力调谐陀螺仪误差及其补偿算法的研究

动力调谐陀螺仪是捷联惯性系统的核心组件,其精度在很大程度上影响了整个惯导系统的精度.文中推导了动调陀螺仪的静态及动态漂移模型,并在此基础上分析了其误差补偿的算法,对提高惯导系统的使用精度具有工程应用价值.     

MEMS惯性仪表技术发展趋势

近几十年来,随着微电子技术的发展和微机械加工设备的完善和精度的提高,以单晶硅、石英晶体等材料研制的各种微型惯性仪表及其系统产品相继问世,它与传统的机械式惯性仪表相比,体积大为缩小,质量大为减轻,功耗大幅度降低;采用微机械工艺,可以实现大批量生产,故价格低廉;如果采用与IC兼容的工艺方式,配套电路还可以和微敏感结构集成一体化,MEMS惯性仪表具有可靠性高、承载能力强和测量范围大的特点;这些是传统机械式惯性器件无法比拟的.重点概述了近年来国内外微机电加速度计.微机电陀螺仪及其系统应用技术的发展情况,探讨了MEMS惯性技术下一步发展趋势.