一种光纤陀螺漂移数据建模和滤波技术在捷联罗经法自对准中的应用

针对基于高精度光纤陀螺仪(FOG)的捷联惯导系统开展研究.采用时间序列分析法对光纤陀螺随机漂移进行分析,建立自回归滑动平均(ARMA)模型,并在捷联惯导系统罗经法自对准过程中对光纤陀螺漂移数据进行实时滤波估计.样机实验结果表明,所提出的方法可以有效地提高光纤陀螺捷联惯导系统罗经法自对准的精度.     

光纤捷联惯导系统角加速度误差补偿技术

以实验室自行研制的光纤陀螺及其捷联惯导系统为基础,从光纤陀螺的传统标定模型入手,在进行角加速度补偿前,通过与转台激发出的角速度与光纤陀螺测量值做对比,得出系统在有大角加速度的情况下,光纤陀螺测量值与转台实际角速度值会有很大的误差,光纤捷联惯导系统姿态误差会在很短的时间内被放大。角加速度误差补偿后,在有明显角加速度的情况下,光纤陀螺能够准确测量转台的角加速度,捷联惯导系统解算精度明显提高。     

捷联惯导动态角精度实时测试评定技术

针对验收和使用捷联惯导过程中对其姿态角、姿态角速度精确动态测试及性能评估的需求,设计了角度和角速度精度评估模型,利用高精度三轴转台、电子水平仪和高精度陀螺寻北仪等标准设备构建了检测评估系统。该系统可自动操控转台为被测捷联惯导提供动态角度和角速度激励,模拟摇摆、加速、减速、静态、匀速多种工况,并实时采集转台和捷联惯导的姿态角和姿态角速度输出偏差,实现了对动态角精度进行实时评估。通过检测OCTANS角精度实验,证明了该方法实时有效,动态激励全面,检测精度高,为捷联惯导动态角精度的评估提供了工程实用的新途径。     

光纤陀螺捷联惯导系统罗经法初始对准研究

随着光纤陀螺的逐步发展、成熟,光纤陀螺捷联惯导系统也必将得到广泛的应用.在分析罗经法初始对准原理的基础上,对方位和水平姿态未知条件下的静基座捷联惯导罗经对准方法进行了改进.将经典的四步对准方法:水平对准、方位粗对准、再次水平对准和罗经对准,简化为三步对准方法:水平对准、方位粗对准、罗经对准.并用此方法对光纤陀螺捷联惯导...     

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。     

基于DSP的光纤捷联惯导系统设计与实现

介绍了一种基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统的设计与实现方法;系统采用DSP+MCU的体系结构,DSP主要完成导航计算,利用单片机实现对数据采集模块的控制,并通过双口RAM实现单片机和DSP的数据通信,构成了一套小型捷联惯导系统,同时给出了一种捷联惯导算法编排,简要介绍了SPI通信和TMS320C6713的二次bootloder方式;经测试,系统速度和精度都满足了设计要求,已应用于实际系统。     

基于光纤陀螺的旋转惯导数字稳定回路设计与实现

为进一步提高基于光纤陀螺的旋转捷联惯导系统导航精度,设计了一种数字式稳定控制回路.分析了捷联惯导系统对稳定回路控制的要求,建立了简单实用的稳定回路模型及其各参数的测试方法,并研究了一种PII2的控制方法及相应控制系数的选取策略.仿真对比结果表明,在以光纤陀螺组成的稳定回路中,相比于传统PID控制,PII2控制能有效减小角度静差.实验测试结果表明,该稳定回路达到了较高的动态精度,满足设计要求.     

考虑转台定位误差时的快速自对准方法研究

捷联惯导初始对准精度直接影响到惯导系统的工作精度,传统自对准方法对转台定位精度要求较高,转台存在定位误差时严重影响自对准精度。提出了一种考虑转台定位误差条件下的捷联惯导快速两位置自对准方法,根据对准位置与旋转过程中的惯导相邻时刻输出信息小幅慢变的特点,通过引入中间坐标系,实现实际旋转角度的精确跟踪和导航误差实时更新计算,辨识出初始姿态角误差,并根据对准精度要求对辨识结果迭代修正,从而实现动态条件下的高精度寻北。对该算法在静、动态环境下的寻北性能进行了实验验证,实验结果表明:静态环境下寻北精度的1倍标准差为18.3248″,动态环境下寻北精度的1倍标准差为32.633 07″,对准精度与计算速度均满足要求,能够有效克服转台定位误差对自对准精度的影响,具有一定的工程应用价值。     

基于H∞的低精度捷联惯导系统初始对准方法

由于低精度捷联惯导系统的陀螺精度较低,初始对准时方位失准角的估计精度往往不高;另外,进行初始对准的常用方法是采用Kalman滤波技术,但在实际应用时,其鲁棒性不高,因此迫切需要一种能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度且兼具鲁棒性的初始对准方法。提出了一种将H∞滤波用于引入磁航向的低精度捷联惯导系统的初始对准方法,能够解决上述问题。建立了一种引入磁航向的捷联惯导系统初始对准的误差模型,通过可观测性和可控性分析,得出可观可控系统,利用H∞滤波方法对其进行了仿真分析,仿真结果表明,能够改善低精度捷联惯导系统方位失准角的估计精度,并能有效抑制有色噪声及建模误差的影响,将其应用于低精度捷联惯导系统的初始对准是切实可行的。     

基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计

基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。     

基座扰动影响磁悬浮寻北仪精度的数据处理方法研究

影响磁悬浮寻北仪精度的因素可分为高频噪声干扰和低频大能量干扰,为消除基座扰动对磁悬浮寻北仪精度的影响,采用小波预处理消除系统内部高频噪声影响;并提出基于EMD分解干扰点检测的三次样条插值包络均值滤波结合抗差估计的新算法,以有效消除外界低频大能量干扰。对比分析算数均值滤波和最小二乘法的寻北结果精度,计算结果表明,存在外界异常干扰时,提出的处理算法可以得到更高的寻北精度。     

基于FFT的陀螺寻北仪误差补偿

传统提高陀螺寻北仪精度的方法主要是选用高精度陀螺、提高转位精度、增加转位数、通过数字滤波消除外界干扰等,这些方法大多针对寻北仪的某方面误差因素进行改进,而对寻北仪整体的误差特性研究较少。通过对陀螺寻北仪综合误差特性的分析,提出了基于快速傅立叶变换(FFT)的寻北仪误差补偿方法。该方法首先测量出寻北仪的整周误差,然后通过求取FFT系数完成对寻北仪的系统级误差补偿,该方法尤其对寻北仪制造过程中的结构误差和测量元件的常值漂移残差具有良好的补偿效果。经产品验证可以在保持现有陀螺和转位精度不变的情况下,提高寻北精度3倍以上,具有良好的工程实用价值。     

快速寻北仪的设计与实现

介绍了应用于某型号战车的快速寻北仪的组成及技术实现。硬件核心部件采用80C196KC单片机，主要完成对陀螺及加速度计信号采集。软件采用了模块化的设计思想，完成寻北值的解算及与上位机的通信等。针对寻北仪的特点，提出相应的抗干扰措施及滤波算法。各项指标均达到设计要求。     

基于ARM7的寻北仪控制模块的硬件设计与实现

介绍基于RISC技术的32位微处理器LPC2214,在寻北仪器,计算机控制模块的硬件实现。整体设计基于前后台的设计思想,本文较详细的介绍了系统的主要电路控制模块的设计方法。针对寻北仪的特点,介绍了在系统开发中所用的抗干扰方法和手段。     

序贯抗差估计在旋转调制陀螺寻北中的应用

基于序贯抗差估计方法针对简化了的旋转调制陀螺寻北仪输出信号进行了寻北仿真研究.介绍了该型寻北仪的基本原理,在经典充贯平差的基础上,结合抗差M估计的原理,得到了序贯抗差估计的计算流程与公式.将寻北仪输出信号划分为2个阶段,对上述方法进行了仿真应用.仿真结果表明：通过该算法所得寻北结果误差均值与标准差均优于其它算法.     

双轴倾角传感器的设计与实现

光纤陀螺(FOG)寻北仪是利用FOG在相对地球静止时感测到的地球自转角速率在光轴上的分量特性而设计的寻北系统。固定陀螺的基座不水平时,对寻北精度会产生较大的影响。为了检测基座平面的姿态角,并对陀螺的输出值进行补偿,研制了高精度的双轴倾角传感器。该倾角传感器采用双轴石英挠性加速度计作为检测元件,通过采样加速度计在相差180°的2个方向上的输出值,精确地解算出基座平面的姿态角,并消除了加速度计偏值的影响。系统简单,容易实现,且达到了较高的测角精度。     

红外成像导引头抗干扰性能评估仿真研究

针对日益复杂的战场对抗环境,导引头抗干扰能力已成为非常重要的指标,红外成像制导武器因具有高命中率、高效费比及强抗干扰能力而广泛应用。随着红外成像导引头识别跟踪算法的蓬勃发展,红外成像导引头的抗干扰能力已经不能简单以武器打击精度为单一的评估手段,文中提出了一种基于目标识别、图像特征、跟踪精度的红外成像导引头抗干扰能力评估体系,通过构建仿真对抗场景,对红外成像导引头抗干扰性能进行仿真,仿真结果验证了该方法的合理性和有效性。     

基于BP神经网络的捷联导引头控制系统设计

滚仰式捷联导引头稳定平台控制器的设计,是导引头完成闭环控制对机动目标实现快速稳定跟踪的关键.导弹在对目标进行跟踪攻击时弹体本身常常处于复杂的运动状态,这就对滚仰式捷联导引头的稳定控制产生严重影响.针对这一问题,提出了一种基于BP神经网络的PID控制器用于滚仰式捷联导引头位置回路校正环节,建立了导引头稳定与跟踪一体化仿真模型.仿真结果表明,针对滚仰式捷联导引头设计的基于BP神经网络的PID控制器的动态性能优于传统PID控制器,由此建立的导引头稳定与跟踪一体化仿真模型可以实现对导引头的闭环控制,能够对机动目标实现快速稳定的跟踪,在实际工程应用中为滚仰式捷联导引头的控制提供有益的参考.     

单激光陀螺罗盘寻北误差建模及滤波技术

传统吊带式陀螺罗盘系统短时间快速寻北精度较低,对环境的适应能力差.为提高陀螺罗盘寻北性能,提出使用单激光陀螺作为测量元件的二位置罗盘寻北方案.考虑到激光陀螺输出数据特性以及陀螺罗盘系统应用条件,通过对激光陀螺误差源进行分析,确定针对陀螺输出数据使用惯性环节滤波和滑动平均的组合滤波方法.以低精度激光陀螺实验数据进行仿真计算.滤波前后信号对比明显,说明滤波方法对噪声信号抑制效果明显;寻北结果达到4'的精度且收敛速度较快,证明了方案的可行性.     

红外成像导引头抗干扰性能评价指标体系

目前,各类红外成像制导导弹面临的主要问题是抗干扰能力的强弱,包括自然环境干扰和人工干扰两种;因此红外导引头的抗干扰性能成为各类红外制导导弹的关键性能,极大地影响到导弹的作战性能;为了能够合理的评价红外成像导引头的抗干扰性能,就必须制定合理的红外成像导引头抗干扰性能评价指标;为此,笔者根据红外成像导引头的抗干扰工作过程及其特点,以及传统的评价指标,并借鉴深度学习的评价指标,提出了由截获能力、识别能力、跟踪能力和命中精度能力这四方面组成的抗干扰性能评价指标体系;明确了四项指标下的二级指标内涵和计算方法,根据红外仿真与数据处理结果表明,这4种评价指标均可以有效地体现出导引头抗干扰性能的强弱,而且识别能力和命中精度这两个指标更加突出,故笔者所提出的红外成像导引头抗干扰性能指标体系及其计算方法,均可成为红外成像制导导弹抗干扰性能评估的判断依据.