煤矿井下微机电系统陀螺随机误差辨识

针对常用随机误差辨识方法不能揭示潜在的误差源、很难分离出具体随机误差、数据采集时间过长等问题,利用Allan方差分析法对煤矿井下微机电系统(MEMS)陀螺随机误差进行辨识。介绍了Allan方差分析法原理,利用Allan方差分析法对MEMS陀螺实测数据进行处理,给出了Allan标准差曲线,通过最小二乘拟合得到MEMS陀螺的主要随机误差系数。实验结果验证了Allan方差分析法用于MEMS陀螺随机误差辨识的有效性。     

光纤陀螺信号误差分析与滤波算法的研究

针对光纤陀螺信号漂移误差和噪声的影响,采用Allan方差法对光纤陀螺的各项随机误差成分进行了分离和计算.然后结合陀螺稳定平台系统研究了滑动滤波、小波变换阈值滤波两种直接对陀螺输出信号进行数字滤波处理的方案.最后对某陀螺惯性稳定跟踪转台中使用的光纤陀螺信号的测试和统计分析结果表明,采用Allan方差法能够有效地分离和辨识陀螺零漂信号中的各项噪声源随机误差系数和误差大小,采用的小波变换阈值滤波的去噪效果明显.     

干涉型光纤陀螺的性能评价

为了减少干涉型光纤陀螺(IFOG)的误差并提高其精度,需要首先对陀螺仪进行性能评估,了解内部影响其性能的各种误差源。Allan方差分析是一种评估IFOG性能的有效方法,能对陀螺的各种误差源进行辨识。分析了目前国内常用的光纤陀螺性能评价方法,对Allan方差法在光纤陀螺的性能分析中的原理与作用进行了深入研究,并且提出了基于Allan方差法的FCST(fastclustersamplingtechnique)快速算法。最后,通过对实际干涉型光纤陀螺的采样数据进行了不同分析方法的性能评价,得出了令人满意的结论。     

MEMS陀螺随机误差模型研究

对MEMS陀螺随机误差进行了实验测试及研究,选取状态方程模型,基于近年来发展起来的随机系统子空间辨识方法,对MEMS陀螺随机误差进行建模,结果与Allan方差方法分析的噪声特性相符合,经与ARMA等模型比较,在同等性能下,所建模型具有阶次低的优点,更加适合于实时在线优化估计器.所提方法可以不加修改直接应用于对多轴陀螺的处理.     

基于Allan方差的光纤陀螺零偏不稳定性研究

光纤陀螺Allan方差零偏不稳定性表征了光纤陀螺的1/f噪声或其它低频漂移,表征了光纤陀螺在惯性导航系统中的应用性能。因此,对Allan方差零偏不稳定性进行研究具有重要意义。本文对Allan方差零偏不稳定性进行了理论分析和实验验证,并采用了提高Allan方差零偏不稳定性的技术措施。测试结果表明:该技术措施可以明显提高光纤陀螺Allan方差零偏不稳定性。     

动态总方差及其在陀螺振动信号分析中的应用

动态Allan方差是分析动态环境下陀螺仪随机误差变化规律的一种新方法。针对其运用窗函数截取信号导致方差估计值置信度降低,尤其是长相关时间上估计误差大的问题,提出了动态总方差法。用矩形窗分段截取陀螺仪量测信号,再对截断窗内数据进行倒像映射延拓以增加方差估计的实际自由度,最后计算延拓后样本的Allan方差并提取其噪声系数,将其按时间顺序分别以三维和二维的形式表征出来,以细化和辨识陀螺输出的动态特性。从对半球谐振陀螺线振动试验实测数据处理结果来看,新算法不仅能及时跟踪信号的非平稳变化,而且有效提高了振动信号方差估计值的置信度。     

基于Allan方差的MEMS陀螺随机误差建模

针对由于MEMS陀螺随机误差较大而影响MEMS惯性测量系统测量精度的问题,提出一种利用Allan方差分析随机误差并建模的方法。在分析Allan方差原理的基础上,通过Allan方差分析法分离和辨识了MEMS陀螺仪的各项随机误差以及误差系数,并利用随机误差系数进行了数学建模。通过与ARMA模型比较,表明利用Allan方差建立的模型更加精确。该方法为MEMS惯性导航系统中姿态测量的误差补偿和滤波提供了新的思路,对提高MEMS惯性测量系统的测量精度具有一定的实际应用价值。     

光纤陀螺随机漂移辨识方法研究

陀螺随机漂移是影响惯性导航和组合导航精度的重要因素.为了有效辨识出光纤陀螺随机漂移噪声的参数,采用了自相关函数、功率谱密度和Allan方差对实测陀螺数据进行分析.实验结果表明:自相关函数、功率谱密度和Allan方差都能有效辨识出陀螺输出信号中的角度随机游走噪声,只有Allan方差能辨识出其中的角速率随机游走噪声.功率谱...     

基于Allan方差的MEMS陀螺误差分析

利用Allan方差法对国外一款MEMS陀螺仪进行误差分析,通过长时间静态数据分析,对陀螺误差系数进行标定,验证了Allan方差法用于陀螺误差分析的可行性。     

基于MEMS传感器的微型姿态确定系统研究

针对捷联式姿态确定系统误差随时间积累的缺点,设计了一种由MEMS陀螺、加速度计及微磁强计组合的姿态确定系统。采用Allan方差方法分析了陀螺随机误差,通过建立姿态误差四元数微分方程和磁强计线性化测量方程,设计了姿态估计卡尔曼滤波器。系统采用实际测量值进行姿态解算,结果表明这种组合能够有效抑制传感器随机漂移引起的姿态误差,系统具有体积小、成本低、性能可靠等优点。     

基于小波多尺度分析的光纤陀螺振动误差分析与建模

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响, Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

基于小波多尺度变换的光纤陀螺振动误差分析与补偿

针对振动环境对光纤陀螺性能的影响,对某型号的光纤陀螺进行了线振动实验并对实验结果进行了Allan方差分析。利用小波多尺度变换提取了光纤陀螺误差模型中的各误差项,分析并验证了零漂及噪声误差与Allan方差分析误差系数中的量化噪声、角度随机游走以及零偏误差与误差系数中的零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡之间的对应关系。随后利用RBF神经网络对小波多尺度分析提取的零偏误差建立模型并进行了补偿。仿真结果表明,本文提出的方法有效减小了振动环境下各误差项对光纤陀螺性能的影响,Allan方差分析结果中的五个误差系数均有较大下降,其中两项误差系数下降了一个数量级及以上,极大提高了光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

RLG环形激光陀螺测试技术的研究与设计

采用Allan方差法对环形激光陀螺(Ring Laser Gyro)传感器的输出特性进行了分析,完成了对RLG频域输出误差的建模评估,包括零偏稳定性、随机游走以及马尔可夫噪声等,并根据评估分析建立了温度误差零偏补偿模型;同时,在测试系统设计中,使用了转台交筹逆转法,尝试将零偏稳定性中的常值漂移和线性漂移部分自动补消,结果表明可以改善传统的RLG转台测试法的单一测量功能及精度.     

基于多分辨率分析的硅微陀螺随机漂移时间序列建模

针对硅微陀螺的随机漂移误差,根据多尺度分析理论,提出了随机漂移趋势项提取算法,并应用于时间序列分析,采用波克斯-詹金斯法建立了ARMA模型。进一步采用长自回归-白噪化建模方法对模型进行了辨识和适用性检验。最后,构造Kalman滤波器对ARMA模型进行了滤波,滤波后方差减小了一个数量级,硅微陀螺原始漂移的零偏稳定性为34.428°/h,Kalman滤波后零偏稳定性为2.34°/h,有效地提高了陀螺的使用精度。     

MEMS陀螺仪零位误差分析与处理

研究微机械陀螺仪的零位误差对提高惯性导航精度具有重要意义。采用Allan方差分析法对MEMS陀螺仪的零位误差做了综合评定,提出了一种动态的零值偏移误差补偿算法来滤除陀螺仪的零值偏移误差,还对启发式漂移消减法HDR(Heuristic Drift Reduction)做了改进,有效地提高了原算法的补偿精度。最后,再次采用Allan方差分析法对补偿后的零位误差进行评定,并以Voyager-IIA机器人为平台进行试验,结果证明了改进后的算法能显著的提高陀螺仪的输出精度。     

基于卡尔曼滤波算法的MEMS陀螺仪误差补偿研究

为了补偿MEMS陀螺仪的漂移误差,本文采用了一种新的卡尔曼滤波算法。文中对MPU3050陀螺仪进行分析,提出其漂移模型。通过分析陀螺仪的误差,建立陀螺仪的误差模型。卡尔曼滤波的效果通过阿伦方差进行评估,与其他滤波算法比较,在MEMS陀螺仪中采用卡尔曼滤波算法可以有效的减少SCM（单片机）计算,并在转台上对陀螺仪进行测试。实验结果表明,结合误差模型和卡尔曼滤波算法可有有效的减少陀螺仪的漂移误差。