激光陀螺抖动偏频电路的设计与实现

目前消除激光陀螺闭锁误差常用的方法是采用机械抖动偏频及向抖动驱动信号中注入随机噪声。根据某型激光捷联惯导系统所选用的激光陀螺的特性,采用微控制器、锁相环及D／A转换器等器件设计了激光陀螺抖动及加噪电路。该电路具有抖动起振快、加噪简单有效、工作可靠性高等特点,并具有自检测功能。从设计的激光捷联惯导系统实际运行看,该电路能很好地满足系统功能及性能要求。     

基于MEMS的低成本捷联惯导系统实现

通过对Model121x-002加速度计、LCG50角速率陀螺的特性和参数分析,利用PC10工控机设计出一个完整的捷联惯导系统硬件平台。在硬件平台基础上设计了简单实用的系统软件,实现了完整的低成本捷联惯导系统。经校准、标定后,系统的精度和稳定性基本达到了设计目标。     

激光陀螺捷联惯导系统保障模式浅析

针对激光陀螺捷联惯导系统的产品特点,结合外场实际情况,从现场保障、维修保障和标校保障等三个方面对激光惯导系统的保障模式进行全流程的梳理,重点对激光惯导系统标校保障模式进行研究介绍。经数据统计和分析后,提出了一种外场标校方案,制定相应的硬件和软件技术方案,可完成对激光捷联惯导系统的标校、常规通电检测及故障检测工作,自动化程度高,维修标校时间短,提高了保障效率,满足部队的实际使用要求。     

加权递推最小二乘的捷联式惯导系统初始对准方法研究

捷联式惯导系统(捷联式惯性导航系统)的初始对准就是确定捷联矩阵的初始值,陀螺与加速度计的误差会导致对准的误差,对准时飞行器的干扰运动也是产生对准误差的重要因素,因此滤波技术对捷联式惯导系统尤为重要.通过研究捷联惯导初始对准的误差模型,提出了将加权递推最小二乘滤波算法应用于捷联式惯导系统的初始对准中,仿真结果表明,该方法估计精度高,收敛速度快.     

激光捷联惯导便携式测试设备设计及实现

针对激光捷联惯导提出了便携式测试设备的研制方案。基于易携带、智能化、高可靠、低成本的原则,通过选用加固型平板电脑,优化的软件人机界面和流程设计,研制成功了激光捷联惯导便携测试设备。通过大量试验和用户的使用,表明该设备能方便迅速地实现在外场条件下惯导功能及性能测试的设计要求。     

CPLD和ADS1210在加速度计并行高速数据采集中的应用

介绍了加速度计的数据采集方法。用CPLD实现对可编程高精度A／D转换器ADS1210的初始化设计和数据读取，提高了系统的稳定性，实现捷联惯导系统数据的快速采集。     

联合旋转调制激光陀螺惯导性能在线评估

无外界基准信息时,针对舰艇单、双轴旋转调制激光陀螺航海惯导冗余配置情况下双轴旋转惯导间性能的在线评估问题,提出了联合旋转调制激光陀螺航海惯导相对性能的在线评估方法。一套单轴旋转惯导分别与待评估的双轴旋转惯导构建联合误差状态卡尔曼滤波器,状态为各系统位置误差、速度误差、姿态误差的差值及各自的陀螺漂移、加速度计零偏,以系统间的位置、速度差值为观测量,通过联合旋转调制策略编排改变系统间的相对姿态,可观性分析表明,包括单轴旋转惯导方位陀螺漂移在内的所有状态均完全可观;以不同滤波器估计得到的单轴旋转惯导方位陀螺漂移估计值的标准差为评价指标,对双轴旋转惯导随机误差进行在线评估。半实物仿真和实际实验结果表明:双轴旋转惯导激光陀螺随机误差差异的区分度可达10%;144h(6天)导航时间内,以单轴旋转惯导方位陀螺漂移估计值的标准差为评价指标,可以实现不同双轴旋转惯导相对性能的在线评估。该方法为旋转调制激光陀螺航海惯导冗余配置情况下的系统优选提供了理论依据。     

混合式惯导系统自标定技术研究

混合式惯导系统是一种集平台式、捷联式、旋转式惯导系统优点于一体的新型惯导系统。该型惯导可利用自身的旋转机构和高精度、高分辨率角度传感器实现不拆机条件下的误差参数自标定功能,极大简化了标校流程和系统维护工作量,有利于武器平台和作战系统效能的发挥。针对混合式惯导系统的结构特点和典型的旋转方式进行了误差分析,给出了误差参数自标定的设计原则和方法,并用混合式惯导原理样机进行了验证,结果表明,所设计的自标定方案能够在不拆机条件下利用自身旋转机构完成对陀螺漂移、加计零偏、刻度系数误差及安装偏角等参数进行精确估计,因此具有较高的理论意义和工程应用价值。     

捷联惯导陀螺信号的小波实时滤波器设计

介绍小波去噪步骤和一种实时滤波算法.针对捷联惯导系统中光纤陀螺输出信号的特点和系统导航计算的要求,设计了实时滤波方案,去除了信号中高频部分的噪声,从而抑制了陀螺的随机漂移.通过仿真实验,验证了小波实时滤波算法对陀螺输出信号进行滤波消噪处理的可行性和有效性.     

单轴旋转式捷联惯导方位对准研究

为消除东向陀螺常值漂移对捷联惯导方位对准精度的影响,在罗经法对准频率特性分析的基础上提出了一种适于旋转调制捷联惯导系统的罗经对准方法.该方法利用旋转过程中陀螺漂移和加速度计零偏被调制为周期变量的特点,针对旋转频率来改变罗经法对准系统的参数,使系统能够对调制后的陀螺漂移和加速度计零偏产生抑制作用,以此消除静基座对准中由东向陀螺常值漂移所引起的方位误差角.仿真实验结果表明,相比静基座对准,在单轴旋转中采用此种罗经法对准可以消除方位角的常值误差,方位对准的精度可提高至10倍以上.     

MEMS捷联惯导减振系统设计方法研究

为设计出具有良好减振效果的MEMS捷联惯导减振系统,提出一种根据传递函数性质及性能指标要求设计减振系统的方法。首先,根据实际应用环境,完成了对MEMS捷联惯导支架及减振器布置的设计,实现了减振系统解耦设计。接着,进行单方向正弦扫频振动,得到某惯导各惯性器件输出的幅频特性曲线;分析各幅频特性曲线,得到了惯导中各MEMS器件减振目标。最后,拟合了对数坐标下共向加速度计输出的幅频特性曲线,并根据拟合得到的曲线及性能指标要求,完成了减振系统设计。Matlab仿真分析得,减振后惯导输出很好满足了性能指标要求,减小了MEMS陀螺仪输出误差,取得了良好减振效果。仿真结果表明,针对MEMS捷联惯导减振,该方法能在满足性能指标要求的前提下,快速设计出具有良好减振效果的减振系统。     

干涉系统高精度数据采集电路的设计

偏振耦合对光纤陀螺的系统性能有直接影响.设计了光纤寄生偏振耦合测试仪(DPCA)中的高精度数据采集电路.通过FPGA控制步进电机的扫描以及AD转换器的数据采集.对FPGA内部功能采用集中控制的设计方法,简化了系统设计.     

激光航海惯性组件温度场与热变形有限元模拟

激光捷联惯性组件是航海惯性导航系统的核心部件,惯性组件的温度变化直接影响系统的导航精度。本文利用ANSYS模拟了激光捷联惯性组件的温度场、热应力场和热变形。首先介绍了我们设计的激光捷联惯性组件的结构特征,建立了有限元模型,然后详细介绍了有限元分析中边界条件的处理及换热系数的计算方法,最后给出了激光捷联惯性组件的稳态温度场、瞬态温度场分布情况。实验测试结果与仿真分析结果吻合,计算误差小于2%。利用热-结构耦合法仿真分析了激光捷联惯性组件的热应力场和热变形情况。本文的研究结果可以为激光航海捷联惯性组件温度补偿中测温点的选取、捷联惯导系统变温过程中的标定、惯性组件的热设计以及进一步优化设计等提供参考依据。     

单轴旋转惯导系统中陀螺漂移的精确校准

基于惯导系统的误差传播特性和轴向陀螺对经纬度误差的影响规律,提出了精确校准轴向陀螺漂移的方法以解决在单轴旋转惯导系统中单轴旋转只能自动补偿与转轴垂直的陀螺漂移,不能补偿轴向陀螺漂移的问题.首先,介绍了单轴旋转惯导系统自动补偿的基本原理.然后,在静基座的条件下分析了轴向陀螺漂移、初始方位和姿态角误差、初始速度误差等对经纬度的影响规律.提出了一种利用经纬度误差作为观测量,采用最小二乘法对轴向陀螺漂移进行精确校准的新方法.最后,利用激光陀螺单轴旋转惯导系统进行了静态导航试验和跑车试验.实验结果显示,该方法对轴向陀螺漂移的辨识精度达到o.000 5(°)/h,系统的定位精度优于1 nm/72 h.该方法能够有效地辨识轴向陀螺漂移,使系统达到较高的导航精度,具有很强的工程实用价值.     

捷联惯导系统十二加速度计配置方案研究

简述无陀螺捷联惯导系统原理的基础上,针对某工程应用背景特点,提出了一种十二加速度计的安装方式,推导了其力学编排,对优化加速度计配置、提高算法精度有一定的现实意义。     

基于高精度A/D的石英挠性加速度计数据采集的设计

主要针对捷联惯导系统中对加速度计信息处理的高精度要求,介绍了基于高精度A/D的对石英挠性加速度计数据进行采集的设计,完成了系统的软、硬件设计。设计采用了高精度A/D转换芯片AD7691和FPGA芯片XC3S500E来完成系统功能,在详细阐述硬件设计的基础上,对软件设计进行了相应的介绍。     

激光陀螺系统动力学特性分析

在构建激光陀螺捷联系统时,由于三个激光陀螺安装在同一个支架上,并且三个陀螺振子都在进行高频角振动,激励支架产生耦合振动,外界的干扰振动也会通过隔振器传到支架上,因此造成陀螺是在振动载体环境下工作,引起激光捷联系统的振动耦合误差,导致系统导航精度下降。采用MSC.NASTRAN有限元软件,分析了某激光陀螺系统的动力学特性和振动模态,确定了三个激光陀螺的合理安装位置。计算了隔振器的隔振效果,并分析了外界扰动对激光陀螺的影响。由此评估激光陀螺系统的动力学特性,得出其中存在的弱点,为激光陀螺系统结构的动力学特性修改提供依据。     

捷联惯导减振器参数估计与光纤环应力响应分析

建立了捷联惯导系统的有限元模型,提出用单自由度弹簧振子模型估计减振器的刚度和阻尼系数的方法,并得到实验的验证。提出用一维系统低频逼近多自由度解耦系统的近似分析方法。解释了陀螺随机振动响应曲线高频波动的原因。分析了光纤环的材料刚度和几何参数对其内应力的影响规律。     

长航时惯导系统全阻尼综合校正算法

针对惯导系统长时间工作时导航误差随时间发散的问题,提出一种适用于长航时惯导系统的全阻尼综合校正算法。设计了全阻尼网络,利用外部速度量测对惯导系统进行水平和方位阻尼,衰减了导航误差中舒拉周期及地球自转周期振荡;根据全阻尼条件下的惯导系统误差传播规律设计了综合校正算法,利用不定期获取的外部参考位置计算导致导航误差发散的陀螺漂移并进行修正,更好地保证了惯导系统的工作自主性。试验结果表明,该算法明显地抑制了惯导误差随时间的发散,可有效提高长航时惯导系统的导航精度。     

某型激光捷联惯导航线切换异常故障研究

以某型激光捷联惯导航线切换异常故障为例，利用故障树方法进行问题定位，在此基础上对问题机理展开分析。通过试验实现了问题复现，准确定位了故障原因，提出了针对性修复措施，并最终验证了修复措施的有效性，使系统功能恢复正常。