基于余弦基网络的弹载捷联惯导系统研究

捷联惯导系统是精确制导弹药中的一种高精度自主导航系统;针对目前弹载捷联惯性导航系统中陀螺仪精度不够理想的问题,建立了MEMS陀螺随机漂移信号的数学模型,并运用基于余弦基函数神经网络的数据融合技术对采集到的陀螺仪信号进行处理;实验结果表明,基于余弦基函数神经网络的数据融合技术可以有效地提高捷联惯导系统中MEMS陀螺信号处理的精度,融合后的信号精度平均提高38.45%。     

MEMS陀螺仪零位误差分析与处理

研究微机械陀螺仪的零位误差对提高惯性导航精度具有重要意义。采用Allan方差分析法对MEMS陀螺仪的零位误差做了综合评定,提出了一种动态的零值偏移误差补偿算法来滤除陀螺仪的零值偏移误差,还对启发式漂移消减法HDR(Heuristic Drift Reduction)做了改进,有效地提高了原算法的补偿精度。最后,再次采用Allan方差分析法对补偿后的零位误差进行评定,并以Voyager-IIA机器人为平台进行试验,结果证明了改进后的算法能显著的提高陀螺仪的输出精度。     

捷联惯导在轨标定算法研究

为了保证长期在轨工作的捷联惯性导航系统的精度,设计了一种捷联惯导在轨标定算法.通过分析捷联惯导的主要误差源,建立了标定误差模型和导航误差模型.用加速度计的零位漂移、陀螺仪的零位漂移、陀螺仪的标度因数误差和安装误差构造系统状态方程,利用卫星导航系统提供的速度、位置信息和星敏感器提供的姿态信息构造量测方程,经过滤波运算得到各项误差估计值.算法解决了捷联惯导与星敏感器坐标轴不重合的问题,提高了嵌入式计算机的计算能力.最后对算法进行了数学仿真,仿真结果证明了算法的有效性.     

车载航位推算系统中传感器参数的在线标定

航位推算系统是城市车栽导航定位系统的重要组成部分,其中陀螺仪、里程计等传感器参数标定影响到系统定位精度.介绍了利用GPS和电子地图数据库信息进行传感器参数在线标定的方法.在香港特区的大量现场跑车实验表明,该方法有利于提高航位推算系统的精度及稳定性,从而使得车载导航系统精度满足设计要求.     

高精度光纤陀螺标度因数测试软件设计

陀螺仪输出的角速率信号是与载体运动角速率成一定比例关系的,其精度直接影响导航系统的精度。对光纤陀螺而言,随着国内外精度逐步提高,以光纤陀螺为核心的捷联惯性导航系统的应用越来越广泛。但很多应用表明,影响光纤陀螺仪精度的标度因数并非是完全线性的,并且具有正负不对称性,这对导航精度显然会有所影响。为了进一步提高精度,研究了一种精确测试计算光纤陀螺标度因数、标度因数非线性度及不对称性的方法,对光纤陀螺进行速率实验,并编制相应的软件计算出光纤陀螺标度因数等参数。     

机载北斗/GPS/SINS组合导航系统软硬件设计

针对单一导航导航系统在导航精度、稳定性、设备成本以及导航信息完备性等方面的局限性,设计了卫星导航/惯性导航组合导航系统;针对GPS导航系统受制于人及北斗导航系统发展尚不完善的特点,提出了基于北斗/GPS/SINS的军用机载组合导航系统软硬件设计;搭建了北斗/GPS/SINS组合导航系统硬件平台,采用基于不确定度的加权平均数据融合算法提高组合导航系统的导航可靠性和准确性;仿真结果表明,该组合导航系统稳定性好,可靠性高,定位准确。     

改进的小波阈值滤波算法在陀螺仪漂移伺服法测试中的应用

为了提高陀螺仪的测试精度,研究了陀螺仪伺服法测试技术,深入分析了伺服法测试的误差源以及误差源对测试结果的影响,并完成了高精度液浮陀螺仪的伺服法实验.针对实验数据中的噪声信号,提出了改进的小波阈值滤波方法.仿真和实验结果表明:该方法与FFT(Fast Fourier transform)滤波方法相比,估计精度显著提高;与小波通用阈值滤波方法相比,该方法计算量小,而且解决了通用阈值的过扼杀现象.     

碱金属气室无磁电加热技术研究与系统设计

基于量子精密测量的原子自旋陀螺仪具有高精度、小体积、低成本等优势,被认为是未来陀螺仪的发展方向;原子自旋陀螺仪的核心部件是承载原子自旋的碱金属气室;碱金属气室加热温度的稳定性是决定原子自旋陀螺仪精度和灵敏度的重要因素之一;同时,原子自旋陀螺仪的高灵敏度使其对磁场噪声极其敏感,因此要求加热过程不能引入额外的磁场干扰;针对以上要求,对原子自旋陀螺仪的无磁电加热技术进行了研究;设计并搭建了以Pt1000作为温度传感器,双层对称结构的加热膜作为加热元件,结合源测量单元、数据采集板卡、正弦波信号发生电路、驱动电路以及LabVIEW软件平台构成的无磁电加热系统;通过实验测试,本系统引入的等效干扰磁场优于15 fT/Hz1/2,气室温度短期稳定度优于±5 mK,长期稳定度优于±10 mK,为原子自旋陀螺仪的性能提升提供了可靠保障。     

陀螺电源对陀螺寻北结果的影响分析

为了进一步提高陀螺仪的寻北精度,分析研究了陀螺电源的稳定性对寻北结果产生的影响.设计了一种基于TMS320F2407A的数字陀螺电源系统;建立了陀螺马达转速的稳定性影响陀螺寻北结果的理论模型;利用上述模型导出陀螺电源的输出电压和频率的变化影响寻北结果的计算公式;实验结果表明:当电源输出电压在34～36 V之间变化时,寻北结果最大偏差12',当电源输出电压低于34 V时,寻北结果偏差大于1',与理论计算的结果基本吻合,表明该电源满足陀螺仪的工作要求.     

微型热对流陀螺仪敏感信号检测

针对微型热对流陀螺仪敏感输出信号非常微弱、不易测量的特点,本文提出了一种热对流陀螺仪敏感信号检测方法.采用交变电流来驱动加热器,产生交变的流速.在外界输入角速度时,产生了交变的哥氏加速度,从而引起对称于Y轴两边的气体流速方向发生偏转,使热敏电阻周围的温度发生改变,热敏电阻阻值也随之变化.差动检测电路将热敏电阻阻值变化转换成交变电压.采用基于相关检测的相敏解调方法提取出有用信号,通过低通滤波器、放大器,最终得到直流电压,该电压信号正比于外界输入角速度.实验表明,交流驱动和相关检测的方法能有效地抑制低频噪声干扰、提高检测精度.     

基于粒子滤波的陀螺漂移TVAR模型参数跟踪

在分析陀螺漂移信号的TVAR时变自回归模型及其模型参数的随机演化模型的基础上,基于粒子滤波器对TVAR模型参数做序列估计,提出粒子滤波的陀螺信号漂移估计算法.实验结果表明,算法可以很好地跟踪非平稳信号,采用该方法预测带嗓的陀螺漂移信号精度有明显提高.     

电传飞行控制系统信号补偿技术

信号的采集精度对控制系统的控制精度有着至关重要的影响,对电传飞行控制系统常用传感器的原理特性进行了分析,并根据其工作原理展开讨论了影响传感器测量误差的非传感器自身精度的使用问题,即:激励电源不稳定以及机械安装所形成的测量误差;针对电源精度不高所引起的信号波动对采集精度的影响的问题,提出了输入波动导致的输出波动的因果补偿方法;针对机械零位调节难度大且导致的设计复杂问题,在基于矛盾分离的方法的基础上,提出了电气调零的策略;试验、应用及分析表明,所提出了信号补偿方法能够较容易的提高电传飞行控制系统指令及反馈信号的采集精度,从而能够实现系统在整个控制范围内的高精度控制,降低了系统对机械零位调整以及对高精度激励电源设计的需求,从而简化了系统的部件设计。     

一种双线振动硅微机械陀螺仪驱动检测电路设计

以一种双线振动硅微机械陀螺仪为研究对象,设计了驱动、检测电路,达到了一定的性能要求。驱动模态使用自激振荡的闭环控制方式,使陀螺稳定工作在其固有频率上。在载波和驱动环节使用了一种AGC技术,实现了载波信号和驱动模态的幅度的高精度控制。使用二极管一次解调,简化了电路结构。检测部分使用了一种相位修正放大电路,有效减小了有用信号频率附近的幅相误差。     

TV制导导弹的导引规律研究

TV制导导弹的导引一般可分为导航段、导引段和末制导段三个阶段。该文对不同阶段的导引规律进行了分析,针对导航段传统导引方法与算法的不足,提出了在导航段采用三星定位和惯导组合的制导法,以解决高动态环境下目标捕获、信号跟踪及导航精度的难题。针对TV导引头的瞬时视场较小,射手的反映速度有限,搜索速度不能太高,搜索区域不会很大的特点建立了导引段的先期导引与搜索规律模型。为了提高末制导段的导引精度,减小脱靶量,提出采用追踪法与比例法相结合的复合导引方法,实验仿真结果表明,导引精度得到了很大提高。     

一种零值测试基带信号源设计

北斗是我国自主研发并独立运行的全球卫星导航系统,为了解决北斗导航系统的基带信号调试处理难题,提出了一种零值测试基带信号源设计方案。针对导航系统信号通道多、信号传输速率高且时钟信号精度要求高的特点,单板上集成高性能FPGA和DSP处理器,系统采用模块化设计,采用直接数字射频信号发射技术及高速时钟系统设计,信号源可模拟并输出多制式多路调制基带信号,可完成4通道射频信号采集以及4通道直接射频信号的产生,可灵活配置工作参数及设备工作状态的实时监测。该信号源在北斗导航系统的研发过程中获得成功应用,实验结果表明,该信号源兼备收发两大信号处理链路功能,系统具有通用性强、配置灵活、稳定性好等特点,解决了导航系统领域基带信号调试处理难题。     

基于DSP的高性能陀螺仪信号采集系统

陀螺仪信号采集系统是捷联式惯性导航系统的重要组成部分,设计出高性能陀螺仪信号采集系统是捷联式惯性导航系统的基本要求.系统中选取了高性能的集成电路芯片,在DSP的基础上进行了简易可靠的接口电路设计和在线的误差校正,实验结果表明该信号采集系统能满足捷联式惯性导航系统的技术要求.     

捷联式惯性导航系统的快速对准和测漂技术

该文就捷联式惯性导航系统的快速对准测漂问题，提出了一种在几分钟内就可以完成对准及测漂的方法。利用罗经输出的外航向和捷联式惯性导航系统解算的航向，在进行快速对准的同时，对捷联式惯性导航系统的陀螺进行测漂和补偿，以提高陀螺的精度，从而满足系统的精度要求。该文推导并给出了测漂的公式和步骤，通过对系统的分析和仿真，论证了此方案的可行性和有效性。     

高精度石英加速度计采集电路设计

从高精度捷联惯导系统加速度计信号采集需求出发,设计了一种高精度、低功耗、小型化的加速度计信号采集方案,采用数字补偿方案对转换电路的零位和标度因数温度系数进行了补偿校准,补偿后其全温指标提高了一个数量级.经实际电路测试验证,其在-55℃～+85℃温度范围内的标度因数全温变化小于0.5 ppm/℃,全温零位小于10μg,标度因数年重复性达到10 ppm,电路常温功耗仅为1.8 W,测试结果表明该电路方案满足高精度捷联惯导系统应用需求.     

基于MSP430的仿生偏振光导航传感器的设计与实现

根据沙漠蚂蚁Cataglyphis的导航机理,采用分段导航算法研制了以MSP430为控制核心的偏振光导航传感器.该传感器利用分段算法通过变化明显的两路电压信号计算导航角,分辨率高,采用混合信号处理器降低传感器功耗,无线通信方式增加了信号传输距离和灵活性,方便应用.分析了传感器导航机理和分段导航算法;设计传感器的硬件电路...     

基于Zigbee的无线动态应变测量

ZigBee是一种低速率、低成本、低功耗的短程无线网络协议。利用最新的Zigbee无线传感器网络技术和零漂移数字可设增益应变放大器对传统的应变测量在技术上进行改进,使得应变测量更方便、灵活和准确。作者给出其测量方案的精密激励电源、仪表放大电路、DAC调零和射频硬件电路以及Zigbee无线网络协议软件设计。所设计的应变测量模块具有体积小、精度高、功耗低、配置灵活的特点。实际应用表明,该设计满足技术方案的要求并已成功地应用于桥梁和机械应变测试系统中。