捷联惯导寻北中卡尔曼滤波器的设计

针对捷联惯性寻北系统无转动机构、算法简单,但对陀螺精度要求高的特点,提出了应用于车载捷联寻北系统的卡尔曼滤波器,通过卡尔曼滤波器提高系统寻北精度。首先建立陀螺信号的自回归时间序列模型,然后对陀螺数据进行卡尔曼滤波处理,并进行仿真试验验证。结果表明,设计的卡尔曼滤波器滤波效果显著,陀螺信号噪声得到了明显抑制,有效提高了寻北精度,验证了捷联惯性单位置寻北法的工程可行性。     

正则粒子滤波算法在MEMS陀螺滤波处理中的应用

针对MEMS陀螺随机漂移的滤除,引入正则粒子滤波算法对其进行处理。首先,采集MEMS陀螺静态漂移数据,对其预处理;然后,采用时间序列分析方法建立自回归AR模型,并将其转化为相应的状态空间模型;最后,利用正则粒子滤波算法对MEMS陀螺随机漂移进行估计和补偿,并与工程中常见的方法进行对比。试验及仿真结果表明,正则粒子滤波在抑制MEMS陀螺随机漂移时效果显著,具有较高的实际应用价值。     

一种数字式寻北陀螺仪的研究

介绍一种数字式寻北陀螺仪，它立足于国内现有条件，以计算罗经原理为基础，采用双位置力反馈平衡法和补角修正措施，用来消除陀螺常值漂移的影响以提高方位计算精度。文中除介绍其一般构造原理外，在假定陀螺漂移为一阶马尔可夫过程的情况下进行了计算机仿真，结果表明：在陀螺漂移的常值分量为０．１°／ｈ和随机漂移为０．０１°／ｈ时，方位误差小于２０＂，并且无方位角效应的影响     

梳状音叉MEMS陀螺非随机误差分析

研究了一种典型结构的梳状音叉MEMS陀螺的非随机性误差特性。综合考虑梳状音叉MEMS陀螺质心偏移、硅的非等弹性等因素,分析该陀螺中的非随机性干扰力矩;从二阶欠阻尼控制系统的角度,讨论了干扰力矩在陀螺内调制、解调环节下对输出的影响;推导出开环灵敏度随温度、比力和角速度的变化关系。在一定近似条件下,得到梳状音叉MEMS陀螺非随机性误差模型的形式。     

考虑安装偏差的联合执行机构自适应控制算法

为满足卫星机动过程中成像的需求,采用联合控制力矩陀螺和飞轮作为执行机构提供大且精确的控制力矩,但其安装的偏差会降低卫星姿态控制精度,基于设计自适应控制律处理这一问题.在携带变速控制力矩陀螺卫星通用模型的基础上,建立考虑安装偏差的联合执行机构控制模型.基于修正罗德里格参数描述的姿态运动学,设计多输入多输出自适应跟踪控制律估计执行机构的安装偏差与卫星转动惯量,并进行控制补偿以提高姿态控制精度.采用平滑映射避免控制律出现奇异现象而导致的无法执行,并基于Lyapunov原理分析了控制系统稳定性.数学对比仿真结果表明,该控制方法能够有效的实现卫星快速机动过程中的高精度控制,可提高2个数量级的跟踪控制精度.     

静电陀螺转子偏心摆动造成的静电干扰力矩

针对质量不平衡调制(MUM)信号读取静电陀螺仪中转子径向偏摆运动引入的静电干扰力矩,推导了该干扰力矩的表达式,进行了计算和仿真,并讨论了其对陀螺精确度的影响.研究结果表明,转子径向偏摆运动造成的静电力矩是电极电位和转子自转轴相对壳体角位置的函数,在高精确度应用中,陀螺必须工作在该静电干扰力矩为零的位置.研究结果对MUM读取静电陀螺仪有参考价值,对光电读取静电陀螺仪也有借鉴作用.     

二环结构的陀螺罗经稳定性分析

本文通过对二环结构的陀螺罗经主轴的运动分析,指出了由于载体东西向倾斜角的出现会对陀螺罗经主轴的运动稳定性、方位角误差、陀螺罗经的周期等基本性能参数产生严重的影响,随后又指出可以通过对东西向倾斜角的检测,并可向水平轴及垂直轴施加与该角度大小有关的补偿力矩加以解决.文中提出三种不同的补偿方案可供选择.     

井下7″级导线及四等水准控制网的建立

综合采用GPS、磁悬浮陀螺全站仪、水准仪以及全站仪等仪器设备,进行高精度矿山三维控制网建立。以某矿区现场实践为例,系统介绍建立井下7″级导线及四等水准控制网的主要步骤及其主要技术指标,包括:地表E级GPS网的建立、井下7″级导线测量、四等水准测量和陀螺定向,以期为类似矿区控制网的建立,提供有效的理论和实践依据。     

MEMS陀螺仪随机漂移误差滤波处理研究

MEMS陀螺仪是一类新型惯性器件,具有体积小、成本低、重量轻、可靠性高等优点,但是精度较低、随机漂移误差比较大.从实际工程应用角度出发,针对MEMS陀螺仪的随机漂移误差,首先进行实时均值滤波处理,然后基于随机序列时序分析法的基本原理,建立MEMS陀螺仪随机漂移误差的一阶AR模型,然后依据kalman滤波算法的马尔科夫特性,提出了对MEMS陀螺仪每次输出进行实时多次滤波处理的新方法.通过对具体测量数据进行处理,MEMS陀螺仪的随机漂移误差减小到原来的百分之二左右.     

基于LMS的光纤陀螺数据处理

根据光纤陀螺的特点,利用LMS算法的最小均方准则及其快速性和稳定性的特点,对光纤陀螺原始数据进行滤波处理,并对滤波前和滤波后的效果进行比较．结果表明：通过LMS自适应滤波算法在很大程度上降低了光纤陀螺原始数据存在的常值漂移和随机噪声．     

基于惯导系统模型的自对准陀螺测漂方法研究

针对平台式惯导系统初始测漂过程需要外界提供航向基准的特点,文中提出了一种既能自动寻北又能准确测量陀螺漂移的测漂方法.通过方位精对准状态在北西天坐标系和东北天坐标系两次定位测量水平陀螺漂移,在水平精对准状态下记录北向速度并采用最小二乘法解算方位陀螺漂移.仿真和工程试验结果表明,该测漂方法在实现自动寻北的条件下,能实现对水平轴和方位轴漂移的精确测量,满足导航系统对常值漂移测量精度的要求.     

一种光纤陀螺随机漂移的高精度建模方法

为减小光纤陀螺随机漂移,采用时间序列分析法对其进行ARMA模型辨识.提出一种全局最优的模型阶次搜索算法,将模型适用性检验方法中的BIC(Bayesian information criterion)用于模型阶次搜索,并采用Pandit-Wu建模思想,把二维搜索化为一维搜索,得到了模型阶次的一致性估计.提出了一种改进的U-C算法,并与长自回归模型计算残差法相结合共同估计模型参数.它将非线性参数估计过程转化为线性过程,使用了正置与逆置漂移时序参与估计,以前向和后向模型的滤波误差平方和最小为参数估计的指标,在p+1维空间中求极小值.采用上述方法确定的模型其残差标准差为0.002 4°,最大预报误差为0.011 2°,能准确预报光纤陀螺随机漂移趋势.     

Identification of coefficients in platform drift error model

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｐｌａｔｆｏｒｍｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｃｏｍ ｐｏｎｅｎｔｏｆＩＮＳ ,ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｎｉｎｅｒｔｉａｌｍｅａｓｕｒｉｎｇｂａ ｓｉｓ .Ｇｙｒｏｄｒｉｆｔｅｒｒｏｒ ,ａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｏｕｔｐｕｔｅｒｒｏｒａｎｄｓｏｏｎｃａｕｓｅｔｈｅｐｌａｔｆｏｒｍｄｒｉｆｔ .Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｙｓｔｅｍａｃｃｕｒａｃｙ ,ｗｅｃａｎｕｓｅｔｈｅｇｙｒｏｓａｎｄａｃｃｅｌｅｒｏｍｅｔｅｒｓｏｆｈｉｇ…     

静电陀螺找北仪误差分析

根据静电陀螺仪动量矩在惯性空间具有固定方位的特点，本文应用天文导航算法来计算静电陀螺找北仪的方位角，并对影响找北仪方位角估计精度的误差因素进行了分析．     

变采样周期方法在捷联寻北系统中的应用

为了在保证寻北精度的基础上缩短寻北时间,根据捷联寻北系统的工作原理及工程实践,在传统的固定采样周期的基础上,设计了一种变周期采样方法。该方法以每个测量位置的动调陀螺的采样方差为基准,设定采样周期,在保证每个测量位置采样精度的同时,缩短采样周期,进而缩短整个寻北时间,避免了定周期采样时寻北时间和寻北精度之间的矛盾。实验结果表明,在保证寻北精度（小于30″）的前提下,寻北时间从4.5min缩短到3.5min以内,有效地提高了寻北效率。     

一种用于人体运动捕获的自适应混合滤波融合算法

针对基于惯性传感器的人体运动捕获系统存在陀螺漂移和噪声干扰等问题,提出一种多元传感器信息融合的自适应混合滤波融合算法。算法首先利用快速高斯牛顿法对加速度计和磁力计数据进行姿态信息迭代估算,用四元数将参考坐标系中的加速度和磁场强度分量转换到载体坐标中,将转换后的值与当前时刻测量值的差值代入高斯牛顿迭代算法中用于四元数的实时值估计,通过确定搜索步长的最优值来缩短迭代次数,提高算法收敛速度。设计自适应的互补滤波器将高斯牛顿法解算的姿态信息作为观测矢量对陀螺漂移进行补偿,分别使用高通滤波器和低通滤波器处理陀螺仪数据和高斯牛顿算法优化过后的加速度计、磁力计数据。在互补滤波器中引入重力矢量及地磁参考矢量自适应调节滤波器参数用于实时调整不同算法的权重大小,融合后输出最终的姿态信息,实现最优估计。进行实验对比分析本算法和其他算法融合效果,结果表明,本算法有效降低陀螺累积误差、线性加速度及磁场对解算精度的干扰,磁干扰状态下误差为0.94 °,自由运动状态下误差为1 °。对比扩展卡尔曼滤波融合算法,本文算法执行时间缩短25 %,有效提升了运动捕获系统的性能。     

光纤陀螺随机建模与仿真研究

研究光纤陀螺的随机漂移特性对提高光纤陀螺的精度具有重要意义.分析了光纤陀螺的随机误差特性的总方差特征,建立了光纤陀螺的随机模型,给出了各种随机噪声的仿真方法,提出了模拟光纤陀螺随机漂移的方法.在随机仿真中,采用平衡多小波变换的方法来模拟1/f噪声,用白噪声一次离散积分的方法来模拟速率随机游走噪声,用一阶马尔可夫过程来模拟指数相关噪声.进行了随机仿真实验,结果表明,建立的随机模型和采用的仿真方法是合理有效的.     

Using genetic algorithm to learn neural network identifier for modeling gyro startup drift rate

0　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＧｙｒｏｉｓｔｈｅｋｅｙｐａｒｔｏｆａｎｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ .Ｔｏｓｏｍｅｇｙｒｏｓ ,ｔｈｅｉｒｔｈｅｒｍａｌｂａｌａｎｃｅｐｒｏｃｅｓｓｃｏｓｔｓｔｏｏｍｕｃｈｔｉｍｅｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｏｆｉｎｓｔａｎｔｓｔａｒｔｕｐ .Ｓｏｅｓｔａｂ ｌｉｓｈｉｎｇｓｔａｒｔｕｐｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｄｅｌｓ ,ｗｉｔｈｗｈｉｃｈｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｒｉｆｔｒａｔｅｉｓａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｗａｙｔｏｉｍｐｌｅｍｅｎｔｉｎ…     

卡尔曼滤波在陀螺测试转台中的应用

采用卡尔曼滤波理论给了出陀螺漂移的是优线性递推估计,提出一种分离状态向量的办法,对陀螺随机漂移的相关函数进行了在线估值,并推导了增广矩阵递推算法,滤波递推过程在计算机上进行了仿真验证。