MIMU信号频谱分析及降噪方法

根据误差信号的频谱特性将MIMU(Micro Inertial Measurement Unit)误差信号分为长期误差和短期误差两类,分析了两类误差的来源和传统组合导航系统的降噪性能。利用Allan方差法对MIMU长期误差进行分析建模;针对短期误差的频谱特性,使用最优低通滤波器滤除高于运动特性频带上限的部分;通过小波阈值降噪方法减小混叠在运动特性频带中的短期误差。GPS/MIMU组合导航仿真结果表明, 经过MIMU信号预处理的组合系统,在GPS信号有效时定位误差减小了20%,而当GPS信号丢失时,累积误差降低了近80%。     

石英音叉陀螺不同谐振频率点性能分析

分析了石英音叉陀螺驱动端振动速度幅值在3个不同谐振频率点的稳定性.首先根据机电等效理论得出陀螺驱动端的串联支路电流等效于音叉叉指振动速度;然后通过分析串联支路导纳的幅频特性,得到串联支路电流在不同谐振频率点处对频率的敏感度不同;最后针对闭环驱动电路中存在的微小频率跟踪误差,对等效电路进行仿真分析,得出了在串联谐振频率点处对陀螺进行闭环控制将使音义振动速度幅值波动最小的结论.     

面向嵌入式应用领域的GPS接收机设计

本文基于GPS接收机射频前端和基带相关器模块,设计了面向嵌入式应用的GPS接收机软件.为了适应于高动态或其他恶劣条件,设计了双模态的载波跟踪环路：一种是适用于高动态的FLL辅助的PLL;另一种是适用于低动态的PLL.可以根据锁定卫星信号的情况来进行模态之间切换.在静态条件下和动态车载条件下实验验证了所实现的嵌入式GPS接收机.实验结果表明：在静态条件下,位置精度优于5 m（标准差）,速度精度优于0.1 m/s（标准差）;在车载实验中,商用GPS接收机和研制的基于嵌入式应用的GPS接收机精度大体相当.     

长大纵坡沥青路面典型病害调查及其成因探析

依托西南地区某二级公路改建工程,对长大纵坡路段的沥青路面病害进行了现场调查。结果表明,车辙、坑槽是长大纵坡沥青路面的主要病害形式;结合车速调查、交通量调查和力学分析,可以得知,重载、低速、层间黏结力不足、水平力的增加和混合料抗剪强度不足是造成该长大纵坡沥青路面病害的主要原因。     

基于粗差检验理论的单频周跳探测和修复方法

周跳的探测与修复是高精度全球卫星导航系统(global navigation satellite system,GNSS)应用的前提.相位观测数据的连续性被周跳破坏而以粗差的形式存在,因此可采用粗差检验理论进行周跳的探测和修复.首先对相位观测值进行多项式建模,进而通过对多项式建模残差进行粗差探测以进行周跳检测,并对粗差的大小进行准确估计以用于周跳修复.通过与经典单频周跳探测算法性能对比分析,证明了该方法的优越性.最后通过该方法在静、动态实测数据试验中的应用表明该方法可用于单频小周跳的探测和修复.     

石英音叉陀螺等效参数的测量与分析

分析了石英音叉陀螺连接电路中采样电阻的等效电容(电容特性)对测试的影响,求出了陀螺等效参数,找出了理想工作点.根据陀螺连接电路,针对考虑和不考虑采样电阻的等效电容两种情况进行建模,利用基于初等反射阵(Householder矩阵)变换的最小二乘法求出陀螺两组等效参数,通过仿真对比说明了采样电阻的等效电阻对测试结果有影响,测试中必须考虑.通过求得的参数进行仿真研究,说明了陀螺的真实串联谐振频点为陀螺的理想工作点.     

压电陶瓷驱动机抖激光陀螺抖动特性仿真分析

二频机抖激光陀螺由于静态锁区和动态锁区的客观存在,要求光学谐振腔体不仅要绕敏感轴作正弦抖动,还要按一定的随机规律改变抖动幅度.二频机抖激光陀螺捷联惯导系统机械结构较复杂,很难通过解析法求解其振动特性,采用有限元法对二频机抖激光陀螺抖动特性的仿真方法进行研究.对激光陀螺的关键点进行激光测振实验,对激光陀螺的输出信号进行了高频采样;并对所得采样数据进行功率谱分析,证明了仿真方法的正确性.采用该方法对激光陀螺工作状态进行动力学仿真,可获得工作状态下任意位置的动力学参数,对分析激光陀螺及捷联系统因抖动而产生的误差有重要意义.     

微机械陀螺零偏温度梯度建模

针对微机械陀螺在启动过程中与达到热平衡后的温度特性不一致的特点开展温度梯度建模研究工作.实验表明陀螺在启动过程中由于内部温升引起的相对环境温度的梯度变化成为了影响陀螺精度的主要因素.为了抑制陀螺的初始热漂移,分析了不同的开机起始温度点下陀螺补偿模型参数与温度的关系,提出了一种基于起始工作温度点计算模型参数的算法,并进行了补偿.结果表明陀螺零偏随温度基本保持不变,零偏稳定性由补偿前的76.942℃/h改善为8.687℃/h,性能提高了一个数量级.     

低成本MIMU/GPS组合导航研究

针对微惯件测量组合无法长时间单独工作、GPS卫星信号不稳定的问题,提出MIMU/GPS组合导航的方法.对MIMU的误差建立模型,采用松组合方式,设计卡尔曼滤波器,除取姿态、速度、位置的误差作为状态变量外,另取仪表的误差作为状态变量.对姿态、速度、位置进行反馈校正.在GPS卫星信号在某些条件下短时间丢失的情况下,微惯性测量组合单独导航,然后再重新获取GPS卫星信号的情况下进行Kalman滤波组合导航仿真,仿真结果表明该算法简单易实现,能满足导航精度要求,且在GPS卫星信号短时间丢失的情况下有较高的导航精度.     

一种新型惯性/GPS测姿组件安装标定方法

研究了惯性测量组件和GPS测姿组件安装偏差关系的标定算法,利用双差载波相位测量内蕴的矢量转换关系对安装偏差矩阵进行估计.首先,分析了双差载波相位观测方程,将其转换为已知GPS基线矢量和对应双差载波相位观测在惯性测量组件载体系中的投影,将安装偏差矩阵表示为矢量方程参数;其次,根据矢量方程特性,将其归结为Wahba问题,并利用QUEST方法对耦合噪声条件下的安装偏差矩进行最优估计阵;最后利用仿真数据和实验数据验证了标定算法,并与其他方法进行了比较.分析表明,标定算法在精度和鲁棒性上都得到了提高,有很强的实用性.