精密机械陀螺热漂移的一种软件补偿方法的研究

本文从分析精密机械陀螺的结构出发,采用了一种简便的动态模型描述陀螺的热漂移,并提出了对这类模型的一种分段解法。经实验数据计算表明,用这种模型进行热补偿,在4min内即能使陀螺热漂移的峰值减小了80～90%,从而为缩短系统的对准时间提供了一种有效的工程方法。     

光纤陀螺启动漂移补偿技术研究

干涉型闭环光纤陀螺从加电开始至达到标称精度所需的时间称为启动时间。在此期间内陀螺输出存在较大的漂移,即启动漂移。为减小陀螺启动漂移、缩短陀螺启动时间,文章对陀螺启动漂移进行了理论分析和试验数据分析。指出陀螺启动漂移补偿模型中除考虑温度变化率的线性项外还应考虑温度变化率高次项的影响和温度影响。通过试验为某干涉型闭环光纤陀螺建立了启动温度漂移补偿模型。在室温下对该陀螺启动漂移的补偿结果表明该方法能有效减小陀螺的启动漂移,缩短陀螺的启动时间。     

陀螺误差补偿模型与平台的漂移

本文紧密结合工程实践,详细讨论了在陀螺稳定系统中通常所采用的两种不同的陀螺仪误差模型,并实施误差补偿之后,对陀螺稳定系统动态性能的影响,同时给出了仿真结果。     

非平稳时间序列建模用于陀螺漂移分析

本文将非平稳时间序列的状态空间建模方法用于陀螺过渡过程的分析．基于平滑先验约束的概念，使用卡尔曼滤波和赤池的ＡＩＣ方法拟合全局模型，得到陀螺漂移模型的若干数值结果并用于陀螺系统分析．由于观测序列的趋势项、不规则分量可同时建模，因此比分别建模在统计上更加准确有效．     

光纤陀螺漂移的数据分析及建模

设计了应用于陆用捷联惯导系统中的干涉式光纤陀螺(IFOG)的数据采集系统,对IFOG进行了测试,给出了测试曲线.采用Allan方差法对IFOG的测试数据进行了分析,辨识出了各项随机误差系数.此外,采用时间序列分析方法,建立了IFOG的随机漂移误差模型.所得结论为改进IFOG设计及实际应用中对IFOG的误差补偿奠定了基础.     

虚拟陀螺技术在MEMS惯性导航系统中的应用

针对MEMS惯性导航系统中陀螺测量精度低的问题,采用虚拟陀螺技术提高陀螺的角速度测量精度.系统中每个测量轴放置了3个普通精度的陀螺,组成一个阵列,对同一角速度信号进行冗余检测,然后通过同类传感器信息融合技术得到输入角速率的高精度估计值.试验结果表明,虚拟陀螺的精度最大提高了2.7倍,最小1.9倍,证明了虚拟陀螺技术的有效性.     

硅微陀螺漂移混沌特性分析及预测

硅微陀螺漂移具有混沌特性,可以通过相空间重构对漂移进行预测.计算出硅微陀螺漂移序列的Lyapunov指数为0.000529,估计出随机漂移可预测的时间尺度为1890,求出相空间重构所需的延迟时间、关联维数和嵌入维数分别为57,7.042和15.以相空间重构后的漂移序列为输入变量,提出利用RBF神经网络和陀螺阵列技术,对...     

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.     

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.     

联邦卡尔曼滤波在水下航行器组合导航系统中的应用

为了提高水下航行器的导航定位精度,设计了以捷联式惯性导航系统、地形匹配、多普勒计程仪等构成的组合导航系统,建立了各子导航系统的误差模型,采用联邦滤波技术对水下组合导航进行信息融合,建立了水下组合导航系统的观测方程并进行了计算机仿真.仿真结果表明:使用联邦卡尔曼滤波技术进行信息融合提高了组合导航系统定位精度和定位可靠性,能满足水下航行器高精度和高可靠性的要求.     

激光陀螺捷联惯导系统中惯性器件误差的系统级标定

为评估激光陀螺SINS的性能,需对系统中的惯性器件误差,包括随机漂移误差、刻度系数误差与安装误差角等,进行系统级标定。提出了卡尔曼滤波校准法,此方法利用激光陀螺SINS六位置静基座测试数据来标定系统中的惯性器件误差。其实现过程包括两步：首先,基于降阶处理思想,利用SINS的静基座测试数据,通过卡尔曼滤波来估计SINS系统中激光陀螺随机漂移误差及其他误差参数的耦合参量;第二步,比较两组不同位置的静基座测试数据的滤波辨识结果,对不同形式的耦合参量估值进行标量运算,即可获得SINS系统中其它惯性器件误差参数的校准值。卡尔曼滤波校准法的方法比较简单,测试易于实现,只需要一台精度比较高的手动三轴定位转台即可。另外,卡尔曼滤波法具有对测量噪声及环境干扰的影响不敏感、校准精度高的优点。卡尔曼滤波校准法的有效性与可行性已通过仿真测试得到了验证。     

某姿态测量系统标定用转台指向误差补偿

为了提高某姿态测量系统的标定精度,研究了其标定设备三轴转台的指向误差补偿方法。分析了影响指向误差的因素;基于多体系统运动学基本原理,阐述了转台系统拓扑结构的低序体阵列;推导了相邻两体间的低序算子;进而建立了关于转台三个回转轴线平均线夹角的指向误差模型;通过仿真结果研究了各误差项对指向误差的影响规律;最后介绍了误差模型参数的测量方法。误差补偿实验验证了方法的有效性和可行性。     

船用极区格网惯性导航系统综合校正方法

为抑制适用于极区的船用格网惯性导航系统随时间积累的导航误差,提出一种基于格网坐标系的综合校正方法对陀螺常值漂移进行估计和补偿. 该方法首先基于格网坐标系推导了P方程,该方程建立起位置误差、格网航向误差与平台漂移角ψ的关系;其次推导了ψ方程,该方程建立起陀螺常值漂移与平台漂移角的关系;最后基于P方程与ψ方程设计了一种两点式综合校正方案,该方案通过建立观测量误差与载体坐标系下陀螺常值漂移之间的关系完成对陀螺常值漂移的估计和补偿.系统在外水平阻尼条件下间断地获取两次外部位置和航向信息后对陀螺常值漂移进行估计,进而对位置和格网航向误差重调并补偿陀螺常值漂移即可完成船用格网惯导系统的综合校正. 仿真结果表明:在两次间断的外部位置和航向信息辅助下,所设计的两点校综合校正算法可以准确地估计出载体坐标系下的陀螺常值漂移,补偿陀螺常值漂移并进行系统重调可有效抑制船用格网惯导系统随时间积累的导航误差,从而有效地保证了船舶在极区航行时的导航精度.     

某姿态测量系统标定用转台指向误差补偿

为提高某姿态测量系统的标定精度,对其标定设备三轴转台的指向误差补偿方法进行研究.分析了影响指向误差的因素;基于多体系统运动学基本原理,阐述了转台系统拓扑结构的低序体阵列,并推导出相邻两体间的低序算子;进而建立关于转台三个回转轴线平均线夹角的指向误差模型;通过仿真研究了各误差项对指向误差的影响规律;最后介绍了误差模型参数的测量方法.误差补偿实验验证了方法的有效性和可行性.     

船用捷联惯性导航系统在系泊状态下快速初始对准与标定

针对船用捷联惯性导航系统(S-INS)在系泊状态下的初始对准与标定,提出一种两位置对准方法.该方法首先建立在水平失准角较小、而方位失准角较大时的初始对准模型,并在传统的卡尔曼滤波器中加入前置滤波器,对受干扰的2个水平速度信号采用非平稳求和自回归滑动平均模型(ARIMA)建模,然后在建立测量信号精确模型的基础上,再进行卡尔曼滤波,这样降低了观测噪声的水平,达到快速精确对准及IMU误差参数在线标定的目的.通过在三轴转台上多次试验结果表明,使用中等精度的惯性组件,在1 200 s内,水平姿态估计误差将减少到0.03°,方位误差减少到0.4°以内,证明了该方法的有效性.     

基于二阶非线性滤波的星上陀螺在轨标定

为提高三轴稳定卫星姿态确定精度,针对典型的陀螺/星敏感器联合定姿方案,结合二阶非线性滤波估计,推导了一种利用星敏感器对陀螺进行实时在轨标定的算法.充分考虑卫星姿态测量过程中可能出现的各种误差源,建立陀螺安装误差、标定因子误差以及漂移模型,并对陀螺测量过程中可能出现的各种误差进行在轨补偿,为卫星姿态确定和校正提供丰富的姿态测量信息,以确保姿态测量器件长期在轨工作精度.采用该算法对哈尔滨工业大学"试验卫星一号"遥测数据进行复算和校核,结果与实际飞行数据吻合,验证了该在轨标定算法的有效性和可靠性.     

斜装液浮陀螺一次项漂移系数系统级分离算法

在免拆卸条件下,为实现实时监测倾斜安装在惯性测量单元(IMU,inertial measurement unit)中的液浮陀螺一次项漂移系数DI、Ds,提出一种利用惯性测量单元标定参数解算液浮陀螺一次项漂移系数的系统级分离算法.通过对液浮陀螺结构和斜装原理的分析,给出了液浮陀螺单表和系统的误差模型,并基于误差模型和已经获取的斜装IMU的误差参数,设计了液浮陀螺一次项漂移系数的系统级分离算法,该算法不需要设计复杂的倾斜标定工装,同时免去了液浮陀螺从惯性测量单元上拆卸的麻烦,减少了误差积累,参数的分离精度高、残差小,与单表一次项漂移系数分离结果的极差优于1.301×10-3(°)·(h·g0)-1,完全满足工程应用中高精度惯性测量单元对液浮陀螺一次项漂移系数的分离精度要求.     

Optimization of the resonant frequency servo loop technique in the resonator micro optic gyro

Proportional integrator (PI) is always adopted in the resonant frequency servo loop in a resonator micro optic gyro (RMOG).The oscillation phenomenon is observed when adjusting the loop gain surpassing...