基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计

基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。     

基于光纤陀螺的单周快速动态寻北算法研究

以单个单轴光纤陀螺为主要惯性测量器件,提出了一种新的基于单周期逐点最小二乘拟合的快速动态寻北方案。该方法先利用连续恒速的机械旋转将光纤陀螺的输出信号调制成一定频率的余弦调幅波;然后,通过恰当的数字滤波处理较好地抑制了随机漂移和各种高频干扰对测量精度的影响,最后,通过整周期逐点最小二乘拟合显著地降低了低频干扰的影响,提高了寻北精度;并在此基础上进行了实验室实际测试和误差分析。实验结果表明:选用精度0.8°/h的光纤陀螺和该寻北算法,在12′内便可实现10个角分的较高解算精度,操作简单,稳定性好。     

磁浮寻北仪转位误差对寻北精度的影响分析

阐述了磁悬浮陀螺寻北仪的寻北原理,将地球自转角速度分解到陀螺坐标系上,分析了在转动机构没有精确转到要求的位置,存在转位误差的情况下所引起的寻北误差,推导出了转位误差与寻北误差之间的关系表达式,为转位误差的补偿提供了理论基础,也为提高寻北速度提供了技术支持。     

二位置陀螺寻北仪及转位误差分析

文章介绍了二位置陀螺寻北仪工作过程及算法原理,它采用陀螺仪在相差180°的两点上采样相互对消陀螺常值漂移的方法,提高寻北精度;其突出特点是结构简单,实现方便,精度较好;为了提高寻北精度和缩短寻北时间,文章找出误差源中的转位误差,并分析了转位误差对寻北误差的影响,推导了误差公式,得出转位误差引起的寻北误差是一个常量的结论,同时提出了转位误差的测量与补偿方法。     

全自动陀螺经纬仪中粗寻北系统设计

寻北过程自动化是陀螺经纬仪发展的必然趋势,设计了一种以MSP430单片机和电子罗盘为核心的自动粗寻北系统,明显地提高粗寻北速度及精度;单片机通过异步串口实时采集电子罗盘与真北方向角度偏差,控制精密转台旋转,直到仪器处于真北方位±30分以内为止;实验结果表明,系统寻北精度控制在预定范围以内,粗寻北时间也由传统的跟踪逆转点法所需的10分钟左右减少到现在的1分钟以下,为最终全自动寻北节省了时间。     

积分法在智能陀螺寻北系统中的应用研究

寻北方法是陀螺寻北仪的重要研究对象。在分析智能陀螺寻北系统的光路及采集系统基础上,对积分法进行了深入的理论分析,并讨论了其在智能寻北系统中的应用研究。利用JT—15型陀螺寻北仪,分别用中天法和积分法进行了寻北测量的对比实验,中天法测量的标准偏差不超过11,″积分法测量的标准偏差不超过9″。实验结果表明:积分法可以得到比中天法高的测量精度,在全自动智能寻北系统中可替代中天法进行寻北测量。     

ARMA模型在光纤陀螺惯导系统寻北中的应用

在光纤陀螺捷联惯导系统寻北过程中,光纤陀螺的随机漂移是影响其精度的重要因素。论文提出了一种建立三阶自回归模型AR（3）方法,实现了高精度FOG捷联惯导系统静态输出信号的在线建模,并采用强跟踪卡尔曼滤波技术进行误差的实时滤波。寻北试验结果表明,寻北精度有了明显的提高,从而验证了方法的可行性,具有工程实用性。     

嵌入式系统在陀螺寻北技术中的应用

充分利用ARM芯片高性能和接口丰富的特点,在原有以PC104为处理器的基础上重新设计了寻北方位仪计算机系统的软硬件,以ARM芯片LPC2292重新构建了计算机硬件平台.     

一种实用的激光陀螺寻北仪数据处理技术

本文针对车载环境下单位置激光陀螺寻北仪的输出信号进行了分析处理，设计了FIR低通数字滤波器抑制高频扰动，设计了一种利用加速度计进行陀螺误差补偿的低频扰动的抑制算法。Matlab仿真结果表明，本文的方法能够有效地抑制扰动．提高寻北仪寻北精度。     

基于双轴转位机构的光纤陀螺标定方法研究

针对调制型捷联系统中光纤陀螺误差系数随时间变化的问题,提出一种利用双轴转位机构实现陀螺六位置静态标定方法.根据光纤陀螺仪误差模型,利用转位机构设计六位置标定路径,激励出陀螺仪标度因数、安装误差和零位,标定新方案避免了陀螺仪误差系数的耦合.分析了转位机构的转位误差对标定精度的影响,并利用调制型捷联系统导航实验对六位置标定方案进行原理性验证.结果表明,六位置标定方法所引起的系统定位精度优于传统标定方法.     

寻北仪系统的挠性陀螺伺服电路设计

分析了挠性陀螺及其寻北原理,针对使用挠性陀螺作为敏感器件的寻北仪系统,提出了一种结构简单的陀螺伺服电路;对应给出的伺服电路原理图,分析了各个组成模块的功能;同时根据系统精度的要求及测试中发现的实际问题,通过采用补偿系统零位、选择合适采样电阻、增加延时电路等方法,可以实现减少放大器零偏对测量信号的干扰、较好地解决寻北精度与陀螺进动角速度之间的矛盾、提高系统的可靠性和稳定性等目的;实验证明在样机上改善效果显著.     

基于单轴光纤陀螺的车载组合导航系统设计

针对陆上车辆导航定位设计了一种基于单轴光纤陀螺的简化惯导系统(Reduced Inertial Sensor System,RISS),该系统由一个单轴光纤陀螺、三个加速度计和一个倾角传感器组成。为获得较高精度的航向信息利用双天线GPS和RISS进行组合,构成双天线GPS/RISS组合导航系统,应用卡尔曼滤波技术实现数据融合,并进行仿真实验和跑车试验验证所设计系统的合理性。仿真实验结果证明双天线GPS/RISS组合导航系统与GPS/RISS组合导航系统相比,航向精度得到显著提升。跑车实验结果表明,设计双天线GPS/RISS组合导航系统的位置误差小于2m,航向角误差小于1°,能满足车载导航定位定向需求。     

光纤陀螺及其发展动态

迄今为止,光纤陀螺的发展已经经过了三个时期,第一代为干涉型光纤陀螺(I-FOG),第二代为共振环形腔型光纤陀螺(R-FOG),第三代为受激布里渊散射光纤陀螺(B-FOG)。简要陈述了光纤陀螺的发展历程,并着重阐述了这三种光纤陀螺各自的工作原理、噪声特性及今后的发展动态。     

基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡设计

光纤陀螺姿态测量系统中的信号采集和处理是系统的一个重要环节;文章介绍了基于FPGA的光纤陀螺信号采集处理卡的设计过程,采用Verilog HDL实现FPGA内部逻辑电路设计,选用AD7846完成信号的数模转换,通过FPGA编程实现光纤陀螺的标定和误差补偿,设计了RS232/422通用异步串口通信硬件电路并在FPGA上实现了串口通信;实验结果表明:该卡能够准确实时地采集并按预定的设计处理光纤陀螺信号。     

基于光纤陀螺仪的信号补偿

光纤陀螺仪是目前广泛使用的一种惯性仪器, 但在使用过程中仍然会遇到有很多问题. 光纤陀螺仪在使用过程中由于光纤陀螺仪内部元器件构造、材料的使用、以及元器件的精度等因素, 会产生一些误差, 如启动温度、零漂、刻度因子等. 同时在使用的过程中受外界的环境干扰也会使光纤陀螺仪产生误差, 如受外界的振动, 环境温度变化等. 通过分析研究光纤陀螺仪的原理和输出信号, 建立误差补偿模型, 对误差进行补偿分析. 应用分段平均选点法补偿了由于温度变化在信号中产生的线性趋势项, 以及使用平滑滤波算法对光纤陀螺仪输出信号进行     

Design and implementation of a realtime co-processor for denoising Fiber Optic Gyroscope signal

The amount of noise present in the Fiber Optic Gyroscope (FOG) signal limits its applications and has a negative impact on navigation system. Existing algorithms such as Discrete Wavelet Transform (DWT), Kalman Filter (KF) denoise the FOG signal under static environment, however denoising fails in dynamic environment. Therefore in this paper an Adaptive Moving Average Dual Mode Kalman Filter (AMADMKF) is developed for denoising the FOG signal under both the static and dynamic environments. Performance of the proposed algorithm is compared with DWT and KF techniques. Further, a hardware Intellectual Property (IP) of the algorithm is developed for System on Chip (SoC) implementation using Xilinx Virtex-5 Field Programmable Gate Array (Virtex-5FX70T-1136). The developed IP is interfaced as a Co-processor/ Auxiliary Processing Unit (APU) with the PowerPC (PPC440) embedded processor of the FPGA. It is proved that the proposed system is an efficient solution for denoising the FOG signal in real-time environment. Hardware acceleration of developed Co-processor is 65× with respect to its equivalent software implementation of AMADMKF algorithm in the PPC440 embedded processor.     

一种光纤陀螺测试数据采集系统设计

光纤陀螺是基于Sagnac效应的新型全固态光学陀螺,它具有起动时间短、动态范围宽及寿命长等突出优点,目前已成为捷联式惯性导航系统中理想的惯性器件;在光纤陀螺的性能测试中,大多采用RS-232作为通信接口,数据采集速率慢;介绍了一种光纤陀螺测试数据采集方案,给出了采集系统的软硬件设计;系统通过高速A/D转换芯片对陀螺数据进行采集,利用USB总线作为数据传输通信接口,可实现光纤陀螺测试数据的高速率、大吞吐量采集,并可提高光纤陀螺的测试可靠性.     

McBSP多通道串行口在光纤陀螺中的实现

本文介绍了数字闭环光纤陀螺多通道缓冲串口McBSP的应用背景,提出在数字闭环光纤陀螺中采用McBSP与串行D/A通讯的设计方案,并给出了硬件和软件的实现方法.     

光纤陀螺温度噪声的研究

从理论上建立了光纤敏感环的温度分布模式，并导出了干涉光纤陀螺敏感环的温度噪声表达式，在此基础上对基于不同绕制方法的光纤敏感环的温度噪声特性进行了分析与比较。最后给出了有关的结论。     

McBSP多通道串行口在光纤陀螺中的实现

本文介绍了数字闭环光纤陀螺多通道缓冲串口McBSP的应用背景,提出在数字闭环光纤陀螺中采用McBSP与串行D/A通讯的设计方案,并给出了硬件和软件的实现方法。