光纤陀螺旋转捷联惯导系统的发展与应用

针对舰船对长航时、高精度导航的需求,开展基于旋转调制的光纤陀螺惯导系统技术研究,从光纤陀螺仪(FOG)的研制背景和旋转调制技术的应用出发,对比分析了国内外光纤陀螺和旋转调制技术的发展现状。阐述了旋转调制技术的发展方向并研制高精度旋转光纤捷联惯导系统的技术途径。     

双轴旋转惯导系统的转位方案优化技术研究

针对旋转惯导系统导航性能受陀螺漂移调制特性影响的问题,以双轴旋转惯导系统为对象,推导了双轴依次旋转方式的漂移调制特性;通过傅里叶级数变换,提取了调制后陀螺漂移的关键分量;通过惯导误差方程求解和分析不同转、停时间条件下的定位误差特性,确定了优化的双轴转位方案。计算机比对仿真表明:优化的转位方案能有效提高双轴旋转捷联惯导的导航定位性能。     

基于DSP的捷联惯导数据采集系统设计

针对捷联惯导系统对于精度和实时性等要求,介绍了基于DSP的捷联惯导数据采集系统的构成及技术实现.采用高速的DSP和CPLD设计了捷联惯导数据采集系统的硬件电路,实现了惯性器件信息的快速采集及其处理,从而满足复杂算法对于处理速度的要求,同时也提高了系统的集成度,实现了系统设计的小型化;设计了串行通信和显示模块,用于数据的交换以及实时显示;分析了系统硬件电路设计过程中可能存在的噪声干扰,并给出了相应的抑制方法.实验结果表明,各项指标均已达到了设计时的要求.     

高精度ADS1256转换器及其在捷联惯导系统中的运用

首先分析了ADS1256的结构和主要性能,利用其多路差分输入的特点来采集捷联惯导系统中陀螺和加速度计的信号,采用DSP控制时序,将采集的结果通过高速串口送给RS232,然后再传给导航计算机进行导航解算,这样大大提高了导航运算的精度和速度,使惯导产品向小型化和高精度方向的发展成为可能.     

基于旋转惯导双轴旋转系统的系统级标定

随着旋转调制惯导系统在空间飞行器上的逐步应用,低精度转台开始作为惯导系统的一部分参与导航过程,对基于旋转惯导系统双轴转台的光纤陀螺捷联惯导系统的系统级标定方法进行研究。建立附加约束条件和简化条件后的加速度计和陀螺的误差模型,在双轴转台上进行合理位置编排和转位,利用静态七位置下的捷联惯导输出数据做惯性导航,以速度误差和姿态误差作为观测量,建立Kalman滤波标定模型,系统辨识出三轴加速度计和陀螺的各项误差参数。通过计算机仿真验证,该方法能够准确利用滤波方法估计出陀螺和加表的共计21个器件误差参数,在工程上具有一定参考价值。     

单轴旋转惯导系统误差特性研究

为研究单轴旋转惯导系统的误差特性,推导了旋转惯导误差方程,分析了陀螺典型器件误差对惯导系统误差特性的影响.为了研究不同旋转方式对陀螺器件误差的调制效果,设计了单轴单向连续旋转、单轴正反连续旋转以及单轴转停三种旋转方式,分析了各旋转方式对典型误差源的调制效果.综合考虑陀螺常见器件误差,选取典型误差量,基于Simulink建立了仿真模型,仿真了不同旋转方式下的惯导系统位置误差特性.结果表明,不同的旋转方式会产生不同的调制效果;同时,单轴正反旋转的惯导系统可以有效地对陀螺常见器件误差进行自补偿,提高定位精度.     

四陀螺冗余配置的单轴旋转调制捷联惯导方法

针对现有惯导采用正交配置方案导致可靠性不高以及导航误差随时间累积较快的问题,提出了一种四陀螺冗余配置的单轴旋转捷联惯导方法。通过器件级冗余技术,基于可靠性提高最大、导航特性最优以及单故障时精度更好的原则,设计了一种四陀螺对称斜置方案。在此基础上,鉴于单轴旋转调制转轴垂直方向上器件常值漂移的优势,创新性的提出了将冗余配置和单轴旋转调制相结合的冗余式单轴旋转惯导方法,文中给出了具体的设计方法和设计过程。仿真结果表明：系统可靠性较传统正交配置提高75%,定位精度较无旋转调制系统提升32%。提出的新方法不仅能同时提升系统导航精度和可靠性,而且配置结构中陀螺仪对称分布,便于安装、标校,易于工程实现。     

双轴旋转惯导旋转方式误差特性研究

在惯性导航系统定位精度优化问题的研究中,惯性导航系统在误差源作用下会产生误差.对于捷联惯导系统,常见误差源有陀螺和加速度计的常值飘移、随机游走,IMU的安装误差以及陀螺的刻度系数误差等.旋转调制可以抑制某些误差源对系统的影响,而调制效果主要由旋转方式决定.为研究双轴旋转惯导系统在不同旋转方式下的误差特性,推导了在不同旋转方案下的旋转矩阵表达式.分析了惯导系统在上述两种旋转方式以及在陀螺各常见误差源作用下的误差特性.考虑陀螺常见误差源,仿真了捷联惯导以及两种旋转方式下的双轴旋转惯导系统的位置误差模型.结果表明,在一定旋转方式下,双轴旋转惯导系统能够有效提高系统定位精度.     

基于惯性系的旋转式惯导系统快速对准算法

针对船舶大幅角晃动和线运动等复杂干扰,导致旋转式捷联惯导系统初始对准性能下降的问题,设计了基于惯性系的旋转式捷联惯导系统快速初始对准算法.针对旋转式捷联惯导系统的误差特性,设计了基于惯性系的粗对准方案;并提出了一种改进的罗经对准算法,达到缩短对准时间和提高对准精度的目的.仿真实验证明:该方法可以实现快速初始对准,7 min航向精度达到1.35′.     

捷联惯导系统姿态更新旋转矢量算法的优化

本文研究了捷联惯导系统姿态更新的旋转矢量算法,并以圆锥运动为条件,对旋转矢量算法进行了优化和仿真,分析了锥运动环境下数学平台的算法漂移。     

旋转构件无线传感器数据采集系统

实验研究及工程测试中经常会遇到采集旋转部件上的信号,这时用普通的有线数据采集系统就可能无法满足要求或者根本无法实现。系统地介绍了一种基于无线数字收发模块的数据采集技术,该系统主要由数据采样、无线发射接收模块、数据处理三部分构成,系统构造简单,应用范围广,传输可靠,适合于需要进行无线数据传输的测试场合应用。     

反坦克弹光纤惯导嵌入式信号采集系统设计与实现

针对战术导弹通用惯性导航系统应用需求设计了一种基于光纤陀螺与石英加速度计传感器的信号同步采集与实时处理硬件系统,完成了方案设计,对各子模块进行了功能划分与指标分配,采用 DSP+FPGA的嵌入式硬件平台架构,实现了三通道电流到频率脉冲的高精度模/数转换,陀螺仪、加速度计敏感的载体三维角运动、线运动测量信号的同步采集与实时处理功能,具有小型化、通用性强的特点,对样机实现的性能指标验证和测试结果符合设计要求。     

基于时分复用技术的多源数据采集系统

针对移动场合中多数据源的数据采集问题,综合考虑多数据源的带宽需求和元器件性价比等因素,提出一种基于时分复用技术的多源数据采集系统设计方案。根据采集系统内数据总线挂载多个 USB HOST 控制芯片的结构特点,提出一种数据传输的直传方法,数据包可不经过MCU的缓存,直接从数据信息设备传输至数据存储设备,提高系统数据传输的速率。仿真结果表明,数据设备中的数据能正确高效地传输至存储设备中。     

基于FIFO技术的数据采集系统研究

数据采集系统是工业CT(Industrial Computed Tomography——ICT)的重要组成部分,保证数据采集系统工作的稳定、可靠和一致性,对于研制和改进其质量和提高工业CT整体性能有着重要的意义。在Windows操作系统下,程序查询的数据传输方式会因为其它程序的中断造成数据丢失,针对这一问题,对工业CT的数据采集系统进行了设计与研究。将程序查询方式改为中断方式,在计数逻辑电路的数据通道前端加上FIFO缓存,从而保证了数据采集和传输的可靠和稳定性。     

舰船捷联惯导系统粗对准方法研究

提出适合于舰船系泊、锚泊状态下的捷联惯性导航系统惯性凝固粗对准方法。在惯性凝固坐标系和惯性坐标系上对重力向量分别进行积分,并利用重力向量随地球旋转在惯性空间的方向变化信息,粗略计算初始捷联姿态矩阵。该方法通过积分抵消掉舰船线性位移引入的干扰加速度,同时,避免了舰船姿态摇摆引入的干扰角速度。仿真分析表明：在舰船系泊、锚泊状态下,惯性凝固粗对准方法比较传统算法优势明显。     

单轴旋转SINS惯性系对准方法研究

针对复杂情况下车载捷联惯导初始对准抗干扰能力差,对准精度不高的问题,提出一种基于单轴连续旋转调制的惯性系初始对准方法。阐述了单轴连续旋转捷联惯导初始对准的误差抑制原理,利用惯性凝固思想建立了惯性系双矢量对准模型,进一步利用惯性系多矢量定姿方法结合旋转调制实现初始对准。通过仿真及设备实验验证,单轴连续旋转调制能够有效抑制惯性器件误差,提高对准精度,惯性系多矢量定姿方法相比于双矢量定姿方法能够更加充分利用测量矢量信息,抑制外界干扰,提高对准性能。     

舰载武器惯导系统传递对准仿真验证的研究

针对传统船用惯导系统采用理想运动状态对传递对准方案进行仿真验证的问题,提出了引入舰船空间运动模型的传递对准仿真验证方法。通过舰船空间运动模型提供接近真实运动环境的空间运动参数,并实现了空间运动信息至惯性敏感信息的正确转换,给出了各模块的空间变换算法转换流程。"速度+姿态"子惯导传递对准模块的仿真精度优于0.05°,证明了仿真验证系统变换算法的正确性。该研究设计为开展其它领域的传递对准仿真验证提供了有效的参考依据。     

化学振荡实验数据采集系统的研制

化学振荡技术目前已应用于多个领域。尤其在分析化学中可以用来测定某些金属离子和阻抑剂,灵敏度很高,然而传统的X-Y记录仪记录的结果精度不够,且无法采用数字化方法进行数据分析,所以设计了一种基于AD620的高精度数据采集系统,可以将化学振荡实验与计算机紧密结合,大大提高实验效率和准确性。     

程序自动脱壳数据采集技术研究

自动提取加壳程序隐藏的代码和数据是目前恶意代码检测技术面临的重要问题。分析了加壳程序运行的本质特征,给出了存储器监控算法和动态基本块标记算法,描述了基于QEMU仿真器的程序自动脱壳数据采集系统的设计思路。实验结果表明,该系统可以有效地提取被加壳程序的代码和数据,完整地记录程序脱壳的执行行为。