带有惯性敏感元件的新型陀螺测试转台系统控制器设计

传统原理的陀螺测试转台使用测角元件测量转台的角速率,其精度与所选的角度(或时间)间隔关系极大,即使综合使用各种控制方法也难以达到理想的速率精度和速率平稳性。提出一种新的测速原理,将惯性敏感元件引入转台测试系统测量瞬时角速率,瞬时速率能够很好地反映速率精度和速率平稳性,通过反馈与控制瞬时角速率信息提高转台的速率精度和速率平稳性。探讨了带有惯性敏感元件的新型转台的控制系统组成,进行控制系统设计时,将闭环系统按功能划分成测量回路和稳定回路,并运用数字控制解决控制器综合问题,使用Matlab软件分析系统主要变量响应过程。最后,由控制器设计过程和所得模型分析结果证实,相对传统转台,新型转台的数字控制系统具有较高鲁棒性,响应时间缩短为0.15 s,更适宜于陀螺仪表的动态测试。     

精密线振动台输出误差建模与分析（英文）

精密线振动台作为惯性元件的专用测量设备,用来生成惯性元件测试所需的高过载加速度。精密线振动台的设备误差会影响测试精度,为了在现有设备条件下进一步提高测试精度,对振动台输出误差进行了建模。通过对振动台误差源的分析和误差传递的研究,建立了振动台输出误差模型,并通过对实测数据的分析验证了模型的有效性,提出了使用误差模型提高振动台测试精度的相应建议。     

旋转IMU在光纤捷联航姿系统中的应用

惯性测量单元输出信号的精度直接影响捷联惯性导航系统的精度,为了提高捷联系统的精度,以舰船光纤捷联惯性航姿系统为应用对象,采用了双轴旋转机构连续匀速旋转IMU的系统方法,把惯性测量单元输出信号中的漂移误差调制成正弦信号,通过捷联算法中的积分运算可以有效地消除陀螺和加速度计中的漂移误差,从而有效地提高捷联惯性航姿系统的精度,并进行了系统仿真实验。仿真结果表明:经过旋转以后的IMU输出信号误差较传统非旋转方法可以减小一个数量级。基于双轴旋转IMU的系统方法可以有效地减小IMU输出信号漂移误差和提高捷联惯性航姿系统的精度。     

SVM在光纤陀螺仪模型辨识中的应用

针对光纤陀螺仪(FOG)的误差特性以及在惯性系统中的运用特点,提出了利用支持向量机的函数逼近的方法辨识光纤陀螺仪的输入输出模型.从惯性系统的角度,对光纤陀螺仪的输出信号进行滤波,从而较好地抑制传感器的噪声扩散,为惯性系统整体精度的提高提供条件.通过实验表明,SVM构建的模型能够较好地实现信号滤波功能,并与传统的标定模型进行对比,验证了在实时性要求较低的系统中,SVM模型的输出精度要优于传统的标定模型输出精度.     

光纤捷联惯性测量单元设计与实现

提出了一种捷联式惯性测量单元的设计与实现方法。该系统以开环光纤陀螺和硅微加速度计作为惯性敏感元件，采用高速DSP作为中央处理器实现数据采集、处理及输出。重点介绍了系统的数据采集模块、处理模块、通讯模块等硬件电路及相应软件的设计。系统通过转台实验进行了离线标定及在线补偿，测试结果表明：系统在功能、精度以及实时性等方面达到了预期的设计目标。     

旋转式光学陀螺捷联惯导系统的旋转方案设计

在光学陀螺捷联式惯性系统中,利用系统旋转补偿技术可对陀螺组件和加速度计组件的输出误差进行调制,从而抑制系统的误差发散,提高导舷精度.通过分析惯性测量组件的误差模型和旋转式捷联系统误差传播方程,解释了旋转误差补偿的机理.针对惯性测量组件输出误差的特性,设计单轴正反转停和双轴转位的系统旋转方案.在摇摆状态下分别对无旋转、单轴和双轴三种方案进行长时间导航仿真,对旋转补偿误差的能力进行了比较.结果表明:旋转能够抑制长期的定位误差发散,在角运动状态下旋转系统能比无旋转系统保持更好的姿态精度.     

基于低成本IMU的捷联航姿系统软件设计与实现

在已设计好的捷联航姿系统硬件平台基础上,集传感器信息处理模块、航姿解算模块和信息融合模块于一体,综合设计了基于低成本IMU的捷联航姿系统软件算法.特别是在信息融合模块中采用了基于模糊推理的变加权系数多传感器信息融合算法,从而实现对惯性数据的融合,减小了系统随时间积累的航姿误差,保证航姿系统的精度指标满足要求(静态航姿精度±1.0°,动态航姿精度±2.5°).软件算法的验证采用低成本MT9-B惯性测量组件的实测数据分别进行了静、动态实验.实验结果表明,所设计的软件算法可时实进行低成本陀螺的零偏估计与补偿,并能准确地进行多传感器信息融合,从而能够有效地提高系统的航姿精度.     

一种用于旋转捷联惯导系统误差分离与补偿的改进环境函数法(英文)

旋转捷联惯导系统可以有效调制惯性器件常值误差,使系统定位精度得到提高。但系统因内部的旋转运动使得惯性器件的输出需要转化,从而增加了器件综合误差解算的复杂性。文中分析了旋转惯导系统的特性,建立了一种新的惯性器件工具误差模型,对捷联惯导系统下的环境函数误差辨识方法提出了改进方案,对惯性器件工具误差进行辨识分离。同时,针对环境函数矩阵求解时样本少、解算精度不高的问题,提出了利用加权最小二乘法对多样本值进行权重匹配分析的方法,提高了器件误差的辨识精度。实验结果表明,零偏估计及分段分离补偿的方法能较好地补偿惯性器件特性误差,有效提高系统的定位精度。     

基于证据推理的惯性/景象匹配组合导航方法

针对传统的惯性/景象匹配组合导航中出现的因误匹配导致组合导航精度低的问题,设计了一种基于证据推理的惯性/景象匹配组合导航方法。在惯性/景象匹配组合导航中,使用证据推理对与景象匹配置信度相关的特征量进行融合计算,将融合计算得到的综合信度作为组合导航量测更新的依据,以降低误匹配对导航精度的影响。试验结果表明该方法可行,组合导航精度相比传统方法提高了25.9%。     

惯性平台并联缓冲器复位精度的分析与综合

以一种用于惯性平台的并联缓冲器为研究对象,分析了其动平台位姿误差与各结构参数误差间的关系。首先,利用全微分理论建立了并联缓冲器的精度模型;然后,结合实际制造精度给定各结构参数误差的值,利用此模型估算出了缓冲器动平台的输出误差;最后,以尽量缩小各结构参数误差值的差异为附加约束条件,建立了精度综合的最优化模型,并根据惯性平台对精度的实际要求进行计算,结果表明：将动平台的复位精度控制在15?以内时,相应的结构参数制造公差应小于0.0134 mm。