平台陀螺漂移误差测试与模型辨识

本文提出了一种新的平台陀螺漂移误差测试方案,并采用组合时序模型辨识的方法对测漂数据进行处理,以提高漂移误差系数的估计精度。该方案与通常的多位置试验法相比,能够大大缩短平台测漂时间,简化测试操作,有利于测试的自动化。     

陀螺漂移模型变量的最优选择

陀螺漂移模型变量的选择在建模中具有重要作用。本文讨论了变量选择的多种方法，提出一种改进的子集比较法，并结合陀螺测漂实例对实现模型变量的最优选择进行了研究。     

近似非线性滤波在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

本文提出了一种基于近似非线性滤波技术的陀螺漂移误差模型辨识方法。它由三步组成:①由所获得的伺服台测试数据分离出漂移速度;②决定陀螺漂移误差模型的显著性系数,并用漂移速度曲线拟合求得这些参数的粗估计;③直接由所得测试数据求上述系数的精估计。这些方法已经成功地用于处理静电陀螺在双轴伺服台上的测试数据。文中提供了处理结果。这些结果表明,应用这些方法建立陀螺漂移误差模型是非常好的,建模残差均方根值小于1×10~(-3)度。     

车载RINS方位陀螺温度漂移模型在线修正方法

方位陀螺漂移是影响车载旋转调制惯性导航系统（RINS）精度的重要因素。针对长期使用中方位陀螺温度漂移模型逐渐失效而导致补偿效果下降的情况,提出了一种基于遗忘因子最小二乘的车载RINS方位陀螺温度漂移模型在线修正方法。利用车载实验中停车阶段的速度作为量测,通过Kalman滤波器对方位陀螺漂移进行估计,之后采用遗忘因子最小二乘对陀螺漂移模型进行在线修正。仿真结果表明所提出的方法可以对陀螺漂移模型进行有效修正。车载导航试验表明,车载RINS系统工作一年以上的时间后,利用所提方法对初始的漂移模型修正后,导航过程最大径向位置精度可提升78%,验证了所提出的方法的有效性。     

基于自适应UKF算法的MEMS陀螺空中在线标定技术

为保证微型卫星定位应用中系统精度与稳定性,需要对姿态传感器进行实时在线标定.在无外界姿态参考时,提出一种用三轴磁强计测量值来实时估计MEMs陀螺的零漂误差的方法,采用UKF滤波算法,将陀螺漂移作为滤波状态向量,通过建立三轴磁强计测量微分方程,作为系统量测方程实现陀螺漂移的最优估计.针对磁强计测量信息易受干扰导致滤波量测模型不准确的问题,将自适应因子引入到UKF中,通过在线监控和调整测量误差,减少陀螺标定的估计误差,增强系统性能.实验结果表明,经过标定,MEMS陀螺精度提高约30%,并且在磁强计有外界干扰时,陀螺的标定结果收敛.将标定后的MEMS陀螺进行姿态解算,其动态误差小于2°.     

光纤陀螺随机漂移建模与分析

光纤陀螺精度是惯导系统精度高低与否的关键因素,而减小陀螺随机漂移是提高其精度的重要手段.对陀螺输出数据中的随机漂移建立模型,在此基础上对陀螺数据进行滤波,可以有效提高光纤陀螺的输出精度,从而提高惯导系统的精度.本文通过大量实验建立了光纤陀螺随机漂移的ARMA模型,通过有效滤波对随机漂移进行滤除,并且对滤波结果进行Allan方差分析.分析结果表明,光纤陀螺输出信号中存在的主要误差源以及正弦噪声较滤波前明显减小到50％,有效地抑制了高频噪声,验证了光纤陀螺随机漂移建立模型的正确性.本文还设计了可视化软件,具有较高的工程意义.     

惯导平台漂移误差参数辨识的实验研究

本文给出了某型号惯导平台漂移误差参数辨识的一个工程实例。平台上陀螺输出的零位误差和质量不平衡误差是引起平台漂移的主要因素。为此,我们建立起描述平台漂移的数学模型,取框架角的测量值做为系统的输出,框架角和误差系数都被定义成了状态变量,这样参数辨识问题就转化成了对状态的估计。为使各误差系数都能受到重力的充分激励和便于工程应用,实验中我们采用了六位置伺服状态测漂方案。实验结果表明,应用ＥＫＦ 可以获得较好的辨识效果,明显优于力反馈法和光点测漂法。     

惯性导航系统中陀螺漂移率的复合补偿方法

本文介绍了惯性导航系统中静电陀螺漂移率的调整方法以及用空间稳定平台测试得别的静电陀螺漂移误差模型;论述了并联型和串联型陀螺漂移补偿器的设计方法,并介绍了实险研究结果。     

惯导平台陀螺安装误差角辨识的制约因素分析及对策

在惯导平台多位置静态测漂方案下,对陀螺安装误差角的辨识结果往往很不理想。本文通过分析陀螺误差角影响惯导平台漂移的机理,发现平台壳体的角速率是制约误差角辨识精度的主要因素。由此,在测漂过程中有针对性地引入了转台相对地面的角,速率。仿真结果显示,转台角速率的引入能使陀螺安装误差角的辨识精度得到明显的提高。     

航天测量船静电陀螺监控器航向误差拟合修正

为掌握航天测量船静电陀螺监控器航向误差的变化规律,减小静电陀螺监控器航向误差对测控精度的影响,从静电陀螺监控器设备的结构和监控原理上分析了静电陀螺监控器航向误差的产生因素,建立了静电陀螺监控器航向误差的数学模型。同时,在长期的试验数据累积和处理分析的基础之上,成功利用该模型对静电航向误差变化规律进行数据拟合。多次试验结果表明,该误差模型能够准确有效地对静电陀螺监控器航向误差进行优化,提高了静电陀螺监控器的航向精度。     

静电陀螺监控器中陀螺漂移模型系数的标定方法研究

利用改变舰艇标定中所处纬度的方法实现对静电陀螺监控器(ESGM)极陀螺漂移模型系数的分离，从而为进一步精确地标定ESGM奠定基础。采用了卡尔曼滤波算法，并考虑了工程应用的可行性。仿真分析表明，所提出的标定方法是可行的，并能有效提高ESGM的导航精度。     

激光陀螺漂移的数据建模和滤波

在对激光陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上,采用卡尔曼滤波算法对激光陀螺的漂移数据进行了处理,并用频谱分析和Ａｌｌａｎ 方差分析的方法,对滤波的结果进行了分析,表明此方法能有效地提高激光陀螺的精度。     

静电陀螺测试转台电气部分方案设计

叙述了静电陀螺三环测试转台电气部分的方案设计要点。该电气部分包括静电陀螺启动与控制系统，转台控制系统，计算机三大部分，测角分系统采用粗精耦合式角位置传感器。双轴伺服分系统采用带有纯积分环节的一阶无差控制系统，三轴位置控制分系统采用一阶无差数字控制的方案，从而确保转台满足精度指标。     

捷联惯导系统快速最小二乘精对准方法

传统最小二乘精对准方法采用水平速度误差作为量测值,对方位失准角和陀螺漂移的估计时间较长,且收敛速度受递推计算初值影响。改进方法直接采用单位时间的水平比力作为量测值,同时忽略失准角误差中的高次项,将三次曲线转化为线性模型进行估计。在简化模型的基础上,推导了计算量很小的无初值最小二乘递推算法,进一步加快了对准收敛速度。静基座条件下的仿真和实验验证结果表明,改进方法估计的失准角误差和北向陀螺漂移均可在120 s内收敛,在不影响对准精度的前提下缩短了对准和测漂时间。     

舰船惯性导航系统海上无阻尼状态的校准

为满足装备高机动舰船的惯性导航系统海上重调的需求,设计了一种无阻尼状态下的校准方案,以保证惯性导航系统的续航导航精度。设计中采用卡尔曼滤波器估计系统误差和陀螺漂移,并利用残差检验方法进行故障检测与隔离。仿真分析和系统试验结果表明：无论载体在静态还是动态机动情况下,采用该方案进行校正后的系统精度都明显提高。该方案具有：滤波估计过程在无阻尼状态下进行,不受舰船运动状态的限制;分别估计陀螺常值漂移和随机漂移,隔离随机漂移对常值漂移量测的影响,精确补偿系统误差和陀螺常值漂移;以及在外参考信息源有误差干扰情况下仍能获得理想的校正效果等特点,具有重要的应用价值。     

基于提升小波与灰色神经网络的光纤陀螺振动误差建模

光纤陀螺在振动环境下的输出具有噪声大、漂移强的特性,必须建立合理的振动误差模型,以便使用精确的算法进行补偿,从而提高光纤陀螺的输出精度。文中首先使用Allan方差分析法分析了某型号的数字闭环光纤陀螺在振动环境下的输出信号,随后利用提升小波分离出了光纤陀螺误差模型中的白噪声及漂移误差,并提出了基于灰色理论和RBF神经网络的漂移误差建模方法。仿真结果表明,相较于传统的RBF神经网络模型,基于提升小波的灰色RBF神经网络的漂移误差建模方法能有效滤除白噪声,并将漂移误差模型的建模精度提高了一倍左右。该方法能够有效提高光纤陀螺在振动环境下的输出精度,对光纤陀螺在振动环境下的误差研究具有重要指导意义。     

四频差动激光陀螺三种误差模型对寻北精度的影响

分析了四频差动激光陀螺漂移信号的特性,将陀螺输出的漂移误差信号分为常值漂移误差和随时间变化的一次项、二次项漂移误差,并据此建立陀螺漂移误差模型,分别对陀螺漂移进行零次拟合、一次拟合及二次拟合.针对这些模型结合寻北推导了误差的补偿算法,并通过寻北实验精度比较,验证了不同误差模型的补偿效果.实验结果表明,就本文实验所用陀螺,含二次项误差的模型寻北精度较高,使寻北精度从零次拟合模型的1密位降低到0.5密位.     

光纤陀螺零偏稳定性的数据建模方法研究

光纤陀螺零偏稳定性是非系统性的随机变化漂移率,在惯性系统中不能用简单的方法加以补偿,因而其成为衡量光纤陀螺精度的重要指标。但通过时间序列分析中的数据建模方法可对光纤陀螺的零漂测试数据建立零偏稳定性数学模型。这样,在由光纤陀螺构成的惯性系统中利用卡尔曼滤波方法可使光纤陀零稳定性对系统精度的影响降至最低限度。中还对建模过程作了较详细的阐述。     

基于状态约束的MIMU/磁强计组合姿态估计滤波算法

构建了基于MEMS技术的陀螺、加速度计、磁强计及空速计组合的微小型飞行器姿态测量系统.研究了基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立卡尔曼滤波状态方程,采用速度信息实时补偿加速度计输出值得到重力矢量,利用重力矢量估计水平姿态,通过滤波补偿姿态误差,降低了对陀螺的精度要求.将状态向量之间的约束方程作为伪量测方程引入到量测模型中,解决了由于状态向量相互约束导致的滤波发散和奇异.动态飞行滤波噪声的自适应调整增强了系统性能.仿真和实验表明,该滤波算法能够有效避免系统的漂移,提高系统测量精度和稳定性.     

陀螺的随机漂移与测试方法的研究

本文利用试验数据对陀螺的随机漂移进行了分析,指出陀螺的随机漂移实际上有两种:陀螺噪声和漂移测试数据隔日相减所得的随机漂移。本文指出,用力反馈法测得的随机漂移主要是陀螺噪声,而伺服法测得的才是正规定义下的随机漂移。本中还简要分析了伺服数据处理中的动平均时间的选择。