一种捷联惯性导航系统的旋转控制机构设计技术

如果在现有光纤陀螺精度基础上进一步提高捷联惯性导航系统的导航精度,采用误差自补偿的旋转调制技术势在必行;连续旋转对准方式是光纤陀螺惯导系统实现高精度对准的一种有效技术手段;为了实现高精度的单轴旋转光纤陀螺捷联惯性导航系统,提出一种实现单轴旋转导航系统所需的低功耗、低成本、中精度旋转控制方案,一般往复旋转运动的理想效果是旋转机构围绕载体坐标系的基准角,作匀速的往复旋转;航向解藕往复旋转模式是航向追踪运动与往复旋转运动的两种矢量叠加;旋转机构的设计方案集电子、自控、软件、机械于一体,惯导中的惯性测量单元置于旋转机构上,直流电机通过变速箱轴承驱动旋转机构转动,通过测角装置上传角位置,旋转机构带动惯性测量单元以设定的速率和旋转方式进行旋转和定位;经过理论分析、设计和试验验证,该旋转控制机构控制精度良好,可靠性好,能够满足中高精度光纤陀螺捷联惯性导航系统的研制需求。     

基于捷联稳定的三轴车载动中通伺服系统

设计了一种基于捷联惯导引导和单脉冲跟踪体制相结合的三轴车载动中通卫星通信系统。详细介绍了系统的组成和实现,指出了采用捷联惯导引导和三轴座架形式的根本原因,分析了三轴车载动中通在高仰角跟踪时的特点以及在遭遇遮挡时伺服系统的控制策略。并对在车载动中通系统中采用捷联惯导引导和电子罗盘引导2种工作方式进行了比较。     

光纤捷联惯导系统角加速度误差补偿技术

以实验室自行研制的光纤陀螺及其捷联惯导系统为基础,从光纤陀螺的传统标定模型入手,在进行角加速度补偿前,通过与转台激发出的角速度与光纤陀螺测量值做对比,得出系统在有大角加速度的情况下,光纤陀螺测量值与转台实际角速度值会有很大的误差,光纤捷联惯导系统姿态误差会在很短的时间内被放大。角加速度误差补偿后,在有明显角加速度的情况下,光纤陀螺能够准确测量转台的角加速度,捷联惯导系统解算精度明显提高。     

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.     

基于MEMS加速度计的无陀螺车辆导航技术

设计了一种基于低成本MEMS加速度计的无陀螺车载捷联惯导系统,将高精度的MEMS加速度计安放在载体非质心处,代替陀螺来测量载体角运动信息,实现车辆的GPS信号被遮挡时短时间内的导航定位定姿要求;仿真结果表明:对于300 s时间内导航的载体,无陀螺车载捷联惯导系统的位置误差达到了0.0002°,满足导航的精度要求。     

光纤捷联系统标定技术研究

概括了光纤陀螺、石英加速度计的基本原理,并在其基础上分析了测试方法。利用Allan方差技术给出惯性器件的静态特性,利用自行改进的非线性度测试方法给出惯性器件的线性程度,为捷联惯导系统中的器件选择提供理论依据。分析了光纤陀螺的数学模型,以光纤陀螺指天正反转方案设计了陀螺标定实验。研究了石英挠性加速度计的数学模型,给出指天二十四位置和指北二十四位置两种标定编排结构。并结合实物对以上方案进行了验证。     

双轴旋转光纤捷联惯导八位置标定方法

针对双轴旋转捷联惯导系统长期工作时光纤陀螺误差参数随时间变化问题,提出一种姿态未知条件下的八位置标定方法.该方法利用双轴旋转机构可提供惯性测量单元(LMU)相对载体固定角位置特性,结合光纤陀螺简化误差模型,设计出八位置标定路径并激励出光纤陀螺误差参数.新的标定方法既避免了陀螺误差参数的耦合影响,又可以解算出载体航向信息.转台实验结果表明,八位置标定方法可在载体姿态未知条件下完成对光纤陀螺误差参数的标定工作.     

光纤航姿小角速率误差建模及标定技术研究

文章主要基于某型光纤捷联航姿研制过程中出现的转位后纯惯性姿态发散快的问题开展研究,分析定位问题原因,针对光纤陀螺小角速率标度因数存在的非线性特点,通过误差建模及标定补偿技术,提升小角速率标度因数线性度、航姿对准精度及纯惯性姿态精度,以满足长时间精度保持的系统要求。工程实测数据表明,该标定补偿技术的应用能够使光纤捷联航姿准确测量地球自转角速率,有效减小对准零位误差,提升长期姿态精度,实现优于4 h 0.5°的姿态指标要求。     

车载“动中通”伺服控制系统研究与应用

目前,国内大多数卫星通信业务是以固定站卫星通信为主,无法实现在运动中通信。因而,基于卫星通信的运动中通信设备-"车载动中通"系统应运而生。文章研究了两轴捷联式车载移动卫星通信地球站,可实现在运动中实时卫星通信。车载"动中通"伺服控制系统主要研究系统硬件结构、算法设计和系统建模与仿真。由于车辆行驶速度、路况的高度不确定性,车载"动中通"伺服系统采用模糊PID控制,对星策略采用圆锥扫描算法。系统仿真采用MATLAB中Simulink模块完成,仿真结果表明,车载"动中通"伺服系统输入与输出的稳态误差很小,动态性能良好。     

激光陀螺捷联惯导计算机系统的设计

计算机在捷联式惯导中起着重要的作用。介绍了一种激光陀螺捷联惯导的计算机系统，该系统包括了一个PC104工控模块、接口卡和上位机。对工控模块和上位机的软件也进行了介绍。该计算机系统与激光陀螺等惯性器件完成了联调。经过多次实验，结果表明了该系统的可行性。     

适用于主动式半捷联的伺服电机多级控制调速方法

针对现有捷联式惯性测量技术存在的被测载体在高自旋运动环境下姿态测量精度低的问题,提出了半捷联惯性测量的概念、原理和主动式半捷联惯性测量的实现方法,同时针对主动式半捷联惯性测量系统中对电机转速较高的控制要求,提出了适用于伺服电机速度调节的多级控制策略.通过测速陀螺输出补偿系统、转速复合测量系统、智能修改PID参数系统、高动态响应电机驱动执行系统等具体控制方法的实施,实现了对电机转速的精确控制,有效地抑制了被测载体高自旋对惯性系统姿态测量精度的影响,具有一定的工程应用价值.     

一种新的光纤捷联罗经算法设计

光纤捷联罗经比较传统平台罗经具有维护性好、可靠性高等优点。不同于传统的平台罗经算法,设计了一种适合于光纤捷联罗经使用的捷联罗经算法。算法引入一种全新的惯性坐标系,并以重力在该坐标系的投影解算出地理坐标系的转动;陀螺输出解算载体坐标系的转动,进一步得到载体的姿态值。设计了利用FIR数字滤波器滤波获得惯性坐标系重力投影的方法。最后仿真验证了算法编排和理论分析的正确性。     

光纤陀螺的应用与发展

本文介绍了光纤陀螺的工作原理,并根据光纤陀螺的特点介绍了在各个领域的应用,阐述了光纤陀螺在国内外的发展现状,并指出了光纤陀螺的发展趋势。光纤陀螺仪应用激光及光导纤维技术测量物体相对于惯性空间的角速度或转动角度的无自转质量的新型光学陀螺仪将成为21世纪前期的发展重点。     

激光陀螺姿态测量系统便携监控终端设计

车载姿态测量系统是采用激光陀螺和倾角传感器为测量传感器的惯性测量单元，主要在野外动态条件下工作，设计一款便携监控终端十分必要。本文以P89LPC935单片机为控制器，以ZLG7290为键盘扫描与数码管驱动器，采用DS600温度传感器和其它信号调理电路实现监控信号的转换，完成了便携监控终端的设计，实现了对车载姿态测量系统的实时控制与状态监测。文中论述了便携监控终端的控制器、通信接口、显示与按键扫描驱动、监控信号的转换与调理在开发研制中的选型设计，以及开发此类产品的经验交流。     

机抖激光陀螺的实时数据检测及压缩处理

首先推导了一种对捷联惯导系统中机械抖动激光陀螺的原始高速采样数据进行预测的方法,然后讨论了根据此方法对激光陀螺的原始采样数据进行检测处理的过程。在实现对抖动幅度和抖动之间的干扰进行监控的同时,实时判断原始采样数据中的异常值,并用接近真实的值去替代异常值,提高了捷联系统的可靠性和容错能力。最后,详细介绍了利用此数据预测方法和Golomb编码对惯性器件的采样数据进行无损压缩与处理的步骤。此数据检测和压缩方法已经在实际捷联惯导系统中得到了验证,实现了对机科激光陀螺原始采样数据的监控和传输保存,在增强了系统可靠性的同时方便了试验数据的分析和处理。     

嵌入式系统在动中通天线控制器中的应用

针对动中通天线控制系统对体积、重量、准确性、实时性以及功能性的要求,提出一种由嵌入式系统构建的天线控制器结构形式。采用“陀螺稳定＋电平跟踪＋误差校正”的控制方案,在提高跟踪精度的同时,尽可能地降低系统造价。结果表明,该设计能有效提高系统的整体性能,降低系统造价,更好地满足动中通系统的实际需求。     

基于单轴速率转台的角速度传感器标定方法

针对传统的标定方法标定成本高且对北向基准的要求严格等问题,提出了一种用单轴速率转台作为标定设备的光纤陀螺捷联航姿系统标定方法。对光纤陀螺组合的误差进行建模,将光纤陀螺捷联航姿系统安装于单轴速率转台上,使光纤陀螺捷联航姿系统的3个陀螺轴向分别朝下进行标定实验,由此标定出3只光纤陀螺的零偏、标度因数和安装失准角共12个误差参数。通过对标定精度进行分析,验证了该方法的可行性,其标定成本低且不需要北向基准,具有一定的工程应用价值。     

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。     

红外成像半捷联导引头光轴稳定方法研究

红外成像半捷联导引头去掉了稳定平台上的速率陀螺,满足了减小体积和降低成本的要求,但失去了直接测量平台惯性角速度的能力;为实现半捷联平台稳定,文章采用了角速度补偿法,使用惯导测量的弹体角速度与框架角速度合成得到光轴的惯性视线角速度,为减小伺服系统中非线性因素和模型不确定性带来的干扰影响,文章采用自抗扰控制技术设计了稳定回路的控制器;最后在设定的仿真条件下进行仿真,半捷联导引头稳定回路的隔离度始终小于4%,证明文章提出的光轴稳定方法可以较好地隔离弹体的姿态扰动。     

一种数据融合车载捷联惯导系统在线标定方法

研究捷联惯导系统标定准确性问题,在没有精密转台等辅助仪器环境下,长时间放置车载惯导标定,存在扩充陀螺和加速度计零偏、刻度因素、安装误差等问题,为解决上述问题,提出了一种利用惯性/卫星的速度、位置、姿态全组合观测量的方法,采用开环滤波对惯性器件进行系统级的估计和补偿。利用可观测性和导航仿真数据进行分析,仿真结果表明,在一定时间内惯性器件误差逐步收敛,初步实现了在线/无需拆卸的惯性器件误差标定。补偿后性能较补偿前有明显的提高,改进方法具有一定的理论和工程参考价值。