嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。     

科里奥利质量流量计Ω形测量管的有限元分析

振动测量管是科里奥利质量流量计的关键部件之一,其结构形状和尺寸大小直接决定着质量流量计的性能,为此本文针对Ω形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,Ω形管的响应模态比U形管的响应模态要低得多,因此在同样的条件下它具有更高的灵敏度.     

一种新的6轴冷原子干涉仪惯性测量方法

为乐同时检测载体的3轴加速度和角速度,提出了一种测量6轴惯性参数的冷原子干涉实现方案.该方案通过对两束对射的冷原子施加多束不同类型和方向的空间域Raman脉冲,使冷原子适当的分柬合束,构造出多个有效干涉平面指向不同轴的子干涉仪.推导了各个干涉仪的干涉相位差与对应的惯性参数的关系,给出了通过干涉相位差得到各个轴的加速度和角速度的原理.在前面5个轴惯性参数测量的基础上,提出采用与x,y轴成45°脉冲实现对x轴加速度的测量.通过对干涉仪的分束、构造和干涉测量的各个过程理论分析表明,所提出实现方案能够实现对3轴加速度和角速度的测量.     

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统

速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统是一个简易的重力无源导航系统,它可以保持水下运载体长时间高精度隐蔽航行.给出了该组合导航系统的工作原理、数学模型以及计算机仿真结果.仿真结果表明速率方位惯性平台/重力匹配组合导航系统定位误差不再随时间增长,运行30多个小时其组合导航系统定位误差不超过惯导系统误差的20%.     

一种两步式相关极值重力匹配算法

针对相关极值重力匹配算法实时性较差且要求初始误差较小的问题,该文提出一种两步式相关极值重力匹配算法。首先使用快速均方差相关(MSD)算法进行粗匹配,然后提取合适的粗匹配结果作为刚性变换的基准,将惯性导航系统(INS)轨迹变换到实际轨迹附近,产生新的待匹配轨迹,最后在新待匹配轨迹附近进行精确搜索,寻找代价最小路径。通过仿真实验验证了两步式匹配算法效果。两步匹配结合2种方法的优势,使重力匹配法适应于INS初始误差较大的情况,提高效率和实时性,同时保持匹配结果的高精度。     

旋转加速度计全张量重力梯度仿真

为了给国内重力梯度仪的实物制造夯实理论基础,该文主要研究了伞型全张量旋转加速度计重力梯度仪信号模拟的产生。通过半物理仿真实验模拟了伞型重力梯度仪的测量过程,并对全张量重力梯度仿真系统进行性能测试。测试数据为MATLAB生成的理想状态下的伞型重力梯度仪三圆盘加速度计数据,将该数据载入全张量重力梯度仿真系统中,解调得到交叉和内联重力梯度分量,经过线性运算得到测量坐标系下的全张量重力梯度值,再进行坐标系转换,得到平台坐标系下的重力梯度值。结果表明,该仿真系统测量精度达到1E(1E=1×10^-9 s^-2)。     

一种基于压电陀螺的捷联惯性测量与制导系统

介绍了一种由压电陀螺和石英挠性加速度计组成的捷联惯性测量与制导系统，它具有全天候、全姿态、快速、实时地反映载体的姿态、速度和位移的能力，达到测量或控制载体导航参数的目的。主要用于主攻型水雷的弹道测量，也可用于战术弹等短时使用的武器及系统的惯性测量或制导。     

环境物体对全张量重力梯度仪的影响

在重力梯度测量过程中,由于重力梯度测量仪器周围可能有物体存在,由此产生引力梯度,这种变化可以直接被重力梯度仪所敏感.以概念中的十二加速度计组成的全张量重力梯度仪为例,根据万有引力定律,得到梯度仪敏感引力梯度计算的理论逼近公式.使用Matlab软件根据物体处于不同位置时进行仿真,得到了重力梯度仪敏感的9个梯度张量值.通过对仿真结果分析可知,物体距离重力梯度仪中心位置越远,环境物体对梯度仪的影响越小.最后给出了减小这种影响的措施.     

海洋重力数据处理中的正反FIR滤波算法

数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法,推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案：该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性;基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大,有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明,在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好,滤波效果与事后正反FIR滤波器相当,优于单正向FIR滤波效果。     

一种海洋重力扰动矢量水平分量的计算方法

重力矢量测量包含重力方向信息(即垂线偏差),对确定大地水准面具有重要意义。为了获得海洋重力扰动矢量的水平分量,该文提出了一种基于捷联惯导系统/全球导航卫星系统(SINS/GNSS)组合系统确定海洋重力扰动矢量水平分量的两步法。首先,利用捷联惯导算法和卡尔曼滤波用于加速度计偏差和姿态误差角的估计和补偿。然后,基于精确估计的加速度计偏差和姿态角误差,给出了重力扰动矢量水平分量的计算方程。将重力扰动矢量水平分量的模型用二阶马尔可夫随机过程描述,将其与加速度计的偏差分离,用正向-平滑卡尔曼滤波精确估计重力扰动的水平分量。船载试验数据离线计算表明,海洋重力扰动矢量水平分量的内符合精度优于2 mGal(1 Gal=1 cm/s²)。