基于小波神经网络的光纤陀螺系统级温度补偿

捷联惯组中光纤陀螺的输出精度受温度的影响较大,在实际应用中必须对其进行温度漂移补偿。对于光纤陀螺的零偏随温度变化呈较强的非线性特性,传统的多元线性回归法难以满足补偿精度要求,因而将小波神经网络用于建立光纤陀螺的温度补偿模型。通过对某型号捷联惯组中光纤陀螺的静漂数据进行仿真,实验结果表明,基于小波神经网络模型比多元线性回归模型的补偿效果更明显,有效提高了陀螺的精度。     

光纤陀螺随机漂移的建模与滤波

光纤陀螺的随机漂移是捷联式惯导系统的主要误差源,为了减小光纤陀螺的随机误差并提高其精度,需要对光纤陀螺的随机误差进行精确建模,本文根据时间序列理论,采用自回归AR模型法,建立了光纤陀螺随机误差模型。根据该模型,采用卡尔曼滤波算法实现了对光纤陀螺的随机误差的滤波。滤波结果和Allan方差分析表明,滤波后光纤陀螺随机误差得到了明显地减小,光纤陀螺的精度得到了有效地提高。     

加速度计/磁强计无陀螺捷联惯导姿态解算研究

针对无陀螺捷联惯导系统姿态解算随时间不断积累的问题,提出一种磁强计辅助无陀螺捷联惯导的组合方案,利用磁强计测量的地磁信息来修正无陀螺惯导系统的姿态角误差,提高了姿态角的解算精度。推导了磁强计输出和姿态角之间的关系,在此基础上提出了一种姿态优化算法,介绍了算法的基本原理;建立了误差四元数的姿态组合模型,并采用反馈校正完成动态条件下姿态的确定;最后对姿态误差角进行了仿真研究,仿真结果表明该方法有效地抑制了误差的发散。     

光纤陀螺的角加速度误差分析与实验研究

角加速度误差是光纤陀螺的一项动态误差,该误差会引起光纤陀螺捷联惯导系统的姿态误差,制约捷联惯性导航系统在高动态应用条件下的精度。针对这种情况,在光纤陀螺闭环控制模型的基础上建立了闭环光纤陀螺的角加速度误差模型,并分析了影响角加速度误差的几项重要因素,包括控制回路总增益及控制周期等;随后给出了减小该误差的方法。基于等效输入原理,通过在反馈阶梯波上叠加斜坡信号,分别在不同条件下对闭环光纤陀螺的角加速度误差进行了测试实验。实验结果表明,不同角加速度和控制回路总增益条件下的角加速度误差测试值与理论计算值基本一致,验证了该误差模型的正确性。     

光纤惯组的第二级温控系统算法设计与仿真

由于光纤惯性测量组合对温度的敏感性,故需采用温控系统对惯组的温度进行控制以保证温度敏感器件的精度和稳定性。为了获得更好的控制效果,本文采用两级温控方案,重点针对光纤惯性测量组合温控系统的第二级温控系统进行加热方案的论证,对光纤陀螺和加速度计进行热仿真分析,优化温度控制方案,并提出用遗传算法优化模糊PID控制器的量化因子和比例因子,由此优化控制规则和隶属度函数。仿真结果表明,这种算法能够获得比常规模糊PID控制更好的控制效果,大大改善了系统的性能。     

基于FRM的直升机载光纤惯导用抗振型光源研究

振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标,光源作为直升机载光纤惯导的源头部件,需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题,从基本机理出发,通过建立光路琼斯矩阵模型,深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系,在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源,并实验验证了其抗振动性能。实验表明,提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性,特别是高频振动条件下(1000～2000 Hz),光源的平均波长稳定性提高了6.8×10^-6。     

联邦滤波在光纤陀螺捷联惯导系统传递对准中的应用

对舰载武器光纤陀螺捷联惯导系统相对舰船综合导航信息系统的动基座传递对准技术进行了研究,提出了将挠曲变形、时间延迟作为系统状态,并给出了系统状态方程和量测方程。采用联邦滤波作为信息融合算法的传递对准方法,对系统方程中的状态变量进行了可观测度分析,并推导了速度、姿态匹配子滤波器方程及主滤波器方程。最后进行了仿真试验,试验结果表明:该传递对准方法使方位精度提高20%以上;该方法能够有效解决舰船条件下光纤陀螺捷联惯导系统的传递对准。     

激光捷联惯导系统的射前快速标定技术

捷联惯导系统射前自标定是提高系统精度的重要途径。基于激光陀螺标度因数稳定的特点,建立了适合激光陀螺捷联惯导系统射前自标定的加速度计误差参数模型。分析了基座扰动使姿态发生微幅变化对加速度各通道输出影响,设计了适合激光陀螺捷联惯导系统的加速度计自标定算法,该算法具有一定的抗扰动能力。在误差参数可观测性分析的基础上,设计了射前自标定方案,并进行了实验验证,试验结果表明,该方案可快速准确标定出加速度计相关误差参数。     

激光陀螺捷联惯导中陀螺比例因子误差补偿技术

为了提高激光陀螺捷联惯性导航系统的导航精度,对激光陀螺的原理进行了分析和说明,重点对影响陀螺比例因子误差因素进行分析,在此基础上建立了误差补偿的精确数学模型,并针对某型激光陀螺进行了误差分析。分析结果表明,惯导系统激光陀螺的比例因子与材料介质、温度、腔长等相关,除了采用稳频技术,还需要采用旋转调制技术提高测量数据精度。转台仿真和实际测试结果证明,该比例因子修正的方法方便、可靠,姿态精度可提高约8.7″,对提高惯导测量精度具有重要意义。     

光纤陀螺光纤环温度瞬态效应的模拟仿真

对光纤陀螺(FOG)中的光纤环建立了三维柱坐标模型,通过ANSYS Workbench软件,结合实际检测到的光纤环温度,采用有限元分析法对光纤环在各种温度条件下的内部温度场分布进行了模拟仿真,得到光纤环中各层、各圈的时间-温度变化曲线;利用光纤环中温度场分布的仿真结果,及温度瞬态效应相关的热致非互易相位变化理论,编写相关算法,计算出光纤环由温度变化带来的温度漂移;将模拟仿真的温度漂移与陀螺实际输出进行对比,验证了所有模拟仿真工作的正确性,从而对绕环工艺起到理论指导的作用。     

陆用光纤陀螺寻北仪误差特性研究

针对陆用武器对高精度寻北定向的要求,本文以高精度光纤陀螺寻北仪为研究对象,基于光纤陀螺寻北仪误差模型和光纤陀螺的误差特性,从理论上对光纤陀螺寻北仪寻北误差进行了分析,提出寻北仪主要包括系统误差和器件误差两个方面的误差源,并分别对不同误差源引起的寻北误差进行推导,得到光纤陀螺寻北仪寻北精度主要受陀螺零偏漂移、安装误差和转台测角精度决定的结论。对光纤陀螺寻北仪各误差源引起的寻北误差进行仿真试验,试验证明了理论分析的正确性。     

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究

工作环境温度的变化使光纤捷联惯导系统内部惯性器件产生了温度漂移,严重影响了系统输出精度。该文从便于工程实现角度出发,设计了一种基于光纤陀螺和石英加速度计温度漂移建模与补偿的方法。建模过程中参数取值通过转台试验获得。验证试验结果说明了建模与补偿的正确性与实用性。     

基于RBF神经网络的光纤陀螺启动补偿及应用

光纤陀螺对温度比较敏感,由于温度引起的零偏漂移是光纤陀螺工作尤其是启动过程中的一种较大误差。文中为了减小光纤陀螺启动过程的零偏漂移、缩短启动时间,提出了对光纤陀螺启动过程进行补偿的方案。该方案以光纤陀螺温度和温度变化率为输入、光纤陀螺漂移为输出建立二输入单输出的RBF神经网络,用于陀螺启动过程补偿。在室温下对某型号光纤陀螺启动漂移进行了补偿,试验结果表明该方法能有效减小陀螺的启动温度漂移,缩短陀螺启动时间。将该方案运用到某型号的光纤陀螺寻北仪上,常温试验表明,该方案大大缩短了寻北仪的准备时间,提高了寻北精度。     

光纤陀螺惯性平台数字稳定回路设计

为了延长某型导弹训练惯性平台的使用寿命,提出了组建光纤陀螺惯性平台稳定系统的设计方案.该新型惯性平台系统在原有平台机械结构的基础上,采用干涉式光纤陀螺代替原有的气浮单自由度陀螺仪作为惯性平台的敏感元件.重新建立了平台系统稳定回路的数学模型,并运用经典博德图方法设计了系统的校正网络,给出了基于DSP的数字校正网络的实现方法.Simulink仿真结果表明,该数字稳定回路具有较好的动态性能和稳态性能,能够满足系统的设计要求.经初步实验验证,该光纤陀螺惯性平台系统已实现功能要求.目前该方案已应用于某型导弹的平台改造研制中.     

消除FOG—ARW对初始对准影响的研究

光纤陀螺(FOG)作为光学惯性敏感器,与传统机械陀螺相比,具有角度随机游走(ARW)等一些特有的性能指标,ARW对导航系统性能具有重要影响。从光纤陀螺的光路、电路结构分析随机游走产生的机理,并从数学的角度阐述角度随机游走的定义;分析角度随机游走对初始对准的影响;提出利用卡尔曼滤波器有效消除角度随机游走对初始对准影响的方案并通过仿真验证了此方案的有效性。     

Temperature characteristics of fiber-optic gyroscope sensing coils

In a 2D model, a fiber-optic gyroscope (FOG) temperature drift is theoretically investigated under the influence of temperature fields on its sensing coil for two techniques of fiber winding. The temperature field in the fiber cross section is calculated by means of the finite-difference method. It is established that, for the FOG temperature drift reduction to the level of 0.01 deg/h, the coil size being retained small enough, it is effective to combine the thermal insulation, metallic screens, and compound with high heat conductivity.     

光纤陀螺温度漂移自适应网络模糊推理补偿

温度漂移是影响光纤陀螺精度的重要因素之一。在对光纤陀螺温度漂移特性进行实验分析的基础上,对零偏温度漂移进行了多项式拟合补偿。为了解决传统曲面拟合方法无法精确描述标度因数温度漂移与温度、转速之间的关系导致其补偿精度低的问题,提出了一种基于自适应网络模糊推理的光纤陀螺温度漂移补偿新方法。该方法基于模糊逻辑,结合最小二乘和误差反向传播混合算法,设计了自适应网络模糊推理系统,从而有效提高了光纤陀螺温度漂移补偿精度。实验结果表明,在-30～60 ℃温度范围和-165～165 （）/s 载体角速率范围,应用新方法对光纤陀螺温度漂移进行补偿,得到的训练误差均方根不超过0.003 （）/s,预测误差均方根不超过0.005 （）/s。     

FOG邦定工艺及其不良分析

根据ACF材料的组成和连接原理介绍了FOG邦定工艺(包括ACF预贴、预邦定、主邦定和检验);阐述了FOG邦定工艺的关键控制点:压力控制、温度控制及高温状态下压头的平行度要求;通过图表和数据分析提出了不良现象的分析以及相应的解决方案.FOG邦定工艺及其关键控制点的研究有利于提高相关工艺制程的合格率.