基于MIMU和磁力计的姿态更新算法研究

针对传统人体姿态解算算法中存在MEMS陀螺误差发散快的问题,提出一种基于微惯性测量单元( MIMU)及磁力计信息融合的姿态解算算法。该算法利用互补滤波结合PI调节控制完成陀螺零偏校正,然后在加速度计和磁强计的辅助校正下,通过EKF( Expand Kalman Filter)滤波器更新四元数法实现陀螺姿态解算。本算法采用MPU9150传感器模块完成测试实验,实验中对比分析了单独扩展卡尔曼滤波算法与本算法的滤波效果。实验结果表明,本算法能够有效地抑制陀螺的发散,实现稳定地输出高精度姿态数据。     

激光陀螺温度误差补偿方法研究

激光陀螺是捷联惯导系统的理想元件,并广泛应用于航空、航天、航海以及地面定位定向等方面;但是,激光陀螺对温度十分敏感,温度的变化会造成激光陀螺零偏的变化,最终影响捷联系统的初始对准和导航精度;所以当要求激光陀螺工作在高精度的场合时,必须采取必要的温度误差补偿措施;通过对激光陀螺进行大量的温度试验,分析了温度及温变速率对激光陀螺零偏的影响规律,提出了激光陀螺温度补偿模型;经试验验证,此模型能在一定程度上改善温度对激光陀螺精度的影响,为进一步提高激光陀螺的精度打下基础。     

两种消偏陀螺的轴向磁场灵敏度

运用琼斯矩阵,分别建立了轴向磁场作用下,单消偏陀螺系统和双消偏陀螺系统产生Faraday非互易相位差的理论模型.导出了两种系统的非互易相位差的表达式,并对其进行理论分析和仿真,最后给出两种系统轴向磁场作用下的实验结果.提出:采用双消偏系统并使得两个消偏器的45°误差之和趋于0,可以在很大程度上减小消偏陀螺的轴向磁场灵敏度.     

激光陀螺漂移数据的自适应Kalman滤波

针对Sage-Husa自适应Kalman滤波算法存在不能同时估计系统过程噪声方差和量测噪声方差的问题,结合激光陀螺漂移数据的特点,设计了2种改进的Sage-Husa自适应Kalman滤波算法:系统过程噪声时变的自适应滤波算法和系统过程噪声与量测噪声统计特性分开估计的并行Sage-Husa自适应滤波算法。仿真结果表明:所述方法改进算法能够有效提高数据精度,且对系统的初值不敏感。     

卡尔曼滤波在陀螺仪随机漂移中的应用

本文针对MIMU中微机械陀螺的静态随机漂移,采用时间序列分析的方法建立了其随机漂移误差的AR模型,并在此基础上,探讨了利用Kalman滤波降低该随机噪声的具体方法.对实测数据的仿真结果表明,本文所介绍的滤波方法是正确、有效的。     

三轴光纤陀螺样机研制及其关键技术

介绍一种小型三轴一体化光纤陀螺仪工程样机的研制.三轴一体化设计是三个光纤陀螺共用一套光源系统和信号处理电路系统,光源采用SLD光源,光源驱动电路为精密温控和恒流源驱动;信号处理电路采用方波调制和阶梯波反馈实现数字闭环;核心光路采用模块化设计;为了提高陀螺温度性能,建立了三轴陀螺全温误差模型并进行了补偿.工程样机测试表明,三轴光纤陀螺零值稳定性小于0.3°/h,零偏重复性小于0.2°/h,标度因数非线性小于50ppm,陀螺温度性能较好,具有较强的抗振动和冲击能力.     

基于SoPC的捷联系统硬件平台的设计

为了提高激光陀螺捷联系统的硬件平台集成度并减小其功耗,满足微小型导航系统的要求,在基于Xilinx的Virtex-4 FPGA芯片上,通过SoPC方法设计新一代硬件平台。该硬件平台使用FPGA内嵌的PowerPC405硬核处理器作为功能控制与运算中心,并在FPGA逻辑中设计功能全面的IP核来实现数据采集、数字滤波、串口通信和部分导航解算。从而在保证较高的运算速度和精度的同时,达到了预期的效果。     

MEMS陀螺在航天器控制系统中的应用评述

在分析MEMS陀螺在空间应用优势基础上,对MEMS陀螺的空间适应性进行了分析,提出了其在空间系统中的应用途径,通过国内外应用情况表明:MEMS陀螺能够广泛应用于航天器控制系统,并随着工艺水平的提高,将成为航天器控制系统的最佳选择.     

一种轴对称变厚度振动陀螺谐振子的振动特性研究

谐振子是振动陀螺的核心敏感元件。振子的结构特征对振动陀螺的性能具有决定作用。本文研究一种轴对称变厚度振动陀螺谐振子的结构特点及工作原理,建立谐振子的有限元模型,分析结构参数对振子振动特性的影响规律。在理论分析之上,提出一组合理的谐振子的结构参数。     

半球谐振陀螺仪频率裂解及固有刚性轴的测试方法

半球谐振陀螺仪以其寿命长、可靠性高、体积小、重量轻、精度高而且可微型化的优点将在卫星、潜艇等导航领域有着广泛的应用前景。对半球谐振陀螺仪的而言,频率裂解值与固有刚性轴的位置是其关键的技术指标,因此设计测试方案对其进行精确测试是十分必要的。根据陀螺仪工作原理,从理论角度进行了推导,建立存在频率裂解及与固有刚性轴不重合时谐振子的运动方程,通过研究主驻波及辅助波的表达式,进而得到了振动位移的精确表达式,最后设计了在固定位置安装两组激励电极以及两组位移传感器对频率裂解以及固有刚性轴位置进行测试的测试方案,并给出了最佳的测试时间。