光电平台中微型挠性陀螺组件的改进与实现

针对一般工程设计中只考虑挠性陀螺的进动性而未考虑陀螺的章动的问题,从理论上计算了陀螺章动频率,并实测了某微型挠性陀螺输出特性数据。针对输出特性中3种高频成分和低频包络,采用了二级陷波电路以及力矩器组件两种改进措施,并进行了分析与验证。试验结果表明,改进后陀螺章动频率和40 Hz包络很快收敛,且使挠性陀螺角位置输出噪声衰减达15 dB以上。最后将陀螺应用到某战车光电稳定平台中,平台与载体的隔离度由原来的1～2 mil提高到0.3 mil,达到了改进的目的。     

三轴一体IMU组件中光纤环热分析

对某型号三轴一体光纤陀螺捷联惯导系统建立有限元模型,从结构角度分析了惯性测量单元（ IMU）中光源和加速度计等发热模块对光纤环温度场分布的影响。分析研究IMU组件在22℃常温稳态下的传热规律,表明光源与加速度计等热源所产生热量将不以传导方式在箱体与 IMU台体之间传递,对流与辐射传热对IMU温度分布影响较大;光源为主要热源,是造成Y,Z轴光纤环温度分布不均匀的主要原因;加速度计发热将影响X轴光纤环温度分布。通过＋60℃高温瞬态热分析,研究光纤环在极端环境下温度变化规律,表明系统在极端环境下随着温度上升而温度梯度递减,光纤环瞬态温差增大。稳态和瞬态热分析可指导惯导系统IMU部分结构热设计的改进。     

几何扩展卡尔曼滤波算法在卫星姿态确定系统中的应用

卡尔曼滤波因其良好的性能广泛应用于卫星姿态确定中.经典的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法在估计姿态坐标系中表示估计误差矢量,由于没有考虑到估计姿态坐标系与真实姿态坐标系之间存在偏差,从而导致姿态估计精度下降.针对这个问题,Andrle M S通过几何变换引入误差一致性表示,在此基础上,提出了几何扩展卡尔曼滤波(GEKF)算法,将姿态误差四元数和陀螺漂移增量通过几何变换进行一致性表示,解决了估计误差矢量表示不一致的问题.本文介绍了误差一致性表示的原理,并将GEKF算法应用于含常值漂移与时间相关漂移的陀螺模型中,仿真实验表明:GEKF算法比MEKF对陀螺漂移的估计更加精确,在滤波精度上取得了明显改善.     

沥青路面动水压力光纤传感测量研究

基于光纤Bragg光栅（FBG）传感原理,设计了一种动水压力光纤传感器,介绍了其压力传感原理,并推导了该传感器波长漂移与压力之间的关系。通过室内试验,对动水压力光纤传感器进行了标定,传感器的压力灵敏度为6．0255nm／MPa。现场测量试验表明：在车辆以20-80km／h的速度行驶时,动水压力作用时间在0．04—0．016S。随着车速增加,动水压力存在时间越短。动水压力数值随着车速的增大而增加,车速为20km／h时,动水压力为0．085MPa;80km／h时,动水压力达到0．234MPa。     

基于单片机ADuC812的四频差动激光陀螺腔长控制系统

为避免传统模拟电路的缺点,采用单片机ADuC812构建了一种实用四频差动激光陀螺腔长控制系统。系统核心采用PID算法,包括确定工作点、扫模、跳模处理等程序。经反复实验,本系统的稳频精度达10^-7量级,能满足应用要求。     

雷达稳定平台中陀螺仪矢量变换研究

机载SAR中,天线稳定平台是为了消除载机飞行姿态变化对成像影响的关键设备。目前的天线稳定平台一般将陀螺仪安装在稳定平台上,由于受到高空低温、高湿和电机磁场等的干扰,稳定平台对其陀螺仪的工作精度和可靠性要求很高,对其防护要求也很高,增加了平台制造的难度和成本。本文提出将陀螺仪安装在载机内部,通过建立和分析陀螺仪矢量变换数学模型,能够正确获得稳定平台三轴上对应的角速度信号,并得到实验数据的证实。     

变采样周期方法在捷联寻北系统中的应用

为了在保证寻北精度的基础上缩短寻北时间,根据捷联寻北系统的工作原理及工程实践,在传统的固定采样周期的基础上,设计了一种变周期采样方法。该方法以每个测量位置的动调陀螺的采样方差为基准,设定采样周期,在保证每个测量位置采样精度的同时,缩短采样周期,进而缩短整个寻北时间,避免了定周期采样时寻北时间和寻北精度之间的矛盾。实验结果表明,在保证寻北精度（小于30″）的前提下,寻北时间从4.5min缩短到3.5min以内,有效地提高了寻北效率。     

惯性元件的失准角分离技术研究

针对陀螺仪和加速度计存在失准角的问题,采取误差分离技术,设计了简单、高精度测试失准角的方法.对失准角进行了定义,利用方向余弦阵的基本性质,从小角度的原理推导了惯性元件失准角的二维分解表达式,在测量陀螺仪的失准角时,对安装误差、夹具误差和失准角误差进行了误差分离.针对加速度计失准角的测试,设计了简易的测试方法,有效分离了加速度计的失准角以及夹具体的安装误差.对一个半球谐振陀螺仪和一个石英加速度计的失准角进行了实测,标定精度达到角秒级,验证了采用误差分离技术的测试方案的正确性,提高了失准角测试精度.     

UKF based in‐flight calibration of magnetometers and rate gyros for pico satellite attitude determination

In this paper an unscented Kalman filter based procedure for the bias estimation of both the magnetometers and the gyros carried onboard a pico satellite, is proposed. At the initial phase, biases of three orthogonally located magnetometers are estimated as well as the attitude and attitude rates of the satellite. During the initial period after the orbit injection, gyro measurements are accepted as bias free since the precise gyros are working accurately and the accumulated gyro biases are negligible. At the second phase estimated constant magnetometer bias components are taken into account and the algorithm is run for the estimation of the gyro biases that are cumulatively increased by time. As a result, six different bias terms for two different sensors are obtained in two stages, where attitude and attitude rates are estimated regularly. For both estimation phases of the procedure an unscented Kalman filter is used as the estimation algorithm. Copyright © 2011 John Wiley and Sons Asia Pte Ltd and Chinese Automatic Control Society     

光纤陀螺随机漂移辨识方法研究

陀螺随机漂移是影响惯性导航和组合导航精度的重要因素.为了有效辨识出光纤陀螺随机漂移噪声的参数,采用了自相关函数、功率谱密度和Allan方差对实测陀螺数据进行分析.实验结果表明:自相关函数、功率谱密度和Allan方差都能有效辨识出陀螺输出信号中的角度随机游走噪声,只有Allan方差能辨识出其中的角速率随机游走噪声.功率谱...