ADCP与光纤陀螺罗经组合导航

为了实现声学多普勒流剖面仪(ADCP)的航海导航定位功能,提出了ADCP与光纤陀螺罗经进行组合导航的方案,研究了利用光纤陀螺罗经辅助ADCP进行导航定位的方法,分析比较了ADCP独立进行航位推算和光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的精度。试验结果表明,光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的定位精度至少提高1倍以上,其定位精度可以达到150m/h,能够满足航海导航定位的要求。     

捷联罗经的动基座自对准技术

在分析捷联罗经对准原理的基础上,改进了一种在航向和水平姿态完全未知条件下的捷联罗经对准方法,将对准方法划分为四个步骤:水平粗对准、航向估算、水平再对准和罗经航向对准,并给出了航向估算的公式.载体存在速度时会对罗经对准产生影响,因此提出了一种适用于捷联罗经的惯性传感器校正方法,推导了陀螺和加速度计信号校正的公式,将由于载体运动产生的陀螺和加速度计信号滤除,在此基础上结合上述的对准方法完成罗经自对准.对"匀速+晃动"、"加速+晃动"和"拐弯+晃动"三种情况下的罗经自对准进行了仿真,仿真结果证明该方法可以有效地实现运动基座下的罗经对准.     

陀螺罗经电源的可靠性分析

国产陀螺罗经的可靠性问题是罗经使用单位和维修部门公认的最薄弱环节之一,也是与国外罗经之间的主要差距,因而提高国产罗经的可靠性已成为赶超国际先进水平的一个重要方面。在罗经故障中,由电子设备引起的故障占了相当比重。本文从分析电子设备的可靠性入手,以JYJD—Ⅱ型陀螺罗经电源系统为例,分析了可靠性设计中的一些问题,对MTBF进行了预测和估计。实践证明,为提高可靠性所采取的措施是必须的,可靠性预测也具有一定的正确性。     

随机游走对罗经方位对准的精度影响分析

分析了随机游走对罗经方位对准的影响,通过罗经方位对准的频域误差传递函数,求出时域的单位脉冲响应函数,进而推导出该系统在白噪声驱动下的时域表达式,最后求出该表达式的统计特性,其标准差即为随机游走对罗经方位对准的误差公式。通过分析误差公式可知,罗经方位对准的精度与随机游走系数成正比,还与设置的半个二阶阻尼振荡周期的平方根成反比。当陀螺随机游走一定时,单纯的通过延长对准时间并不能提高对准精度,还需要延长二阶阻尼振荡周期,数值仿真验证了所提观点的正确性。     

激光陀螺的光强稳定控制

针对国内稳流激光电源与激光陀螺理论要求不符这一问题,对激光陀螺光强稳定控制的理论、意义、难点及实现等各个方面的问题进行详细的讨论,提出抑制三种控制之间耦合效应的解决方案,根据所提方案设计完成基于TMS320F2812的激光陀螺三稳定全数字一体化电路系统,在国内首次实现激光陀螺光强稳定电源。最后用设计的电路系统对某型四频激光陀螺进行了各种实验。结果表明:电路系统在抑制三种稳定控制之间耦合效应方面是有效的、实用的;同时有效抑制了稳流电源下某型四频激光陀螺在高低温实验中零漂的剧烈振荡。理论和实验均证实稳流电源是不符合原理要求的,国内从激光陀螺开始研制至今仍然采用的稳流电源应该更换为光强稳定控制电源。     

基于大失准角时变参数罗经初始对准算法

为了解决大失准角条件下的捷联惯导初始自对准问题,通过分析捷联惯导系统大失准角误差模型,利用平台惯导系统罗经对准原理,提出了一种新的捷联惯导系统罗经对准方案。该方案的具体实现划分为三个阶段:方位角未知情况下的水平对准;大失准角时变参数罗经方位对准;定参数罗经对准。该方案通过实时调节罗经参数缩短了对准时间;利用大方位失准角模型代替小失准角模型,在算法收敛阶段更加准确地描述了捷联惯导系统的误差传递方式。仿真试验表明,使用陀螺随机漂移稳定性为0.01(°)/h的捷联惯导系统,该对准方案能在60 s内方位精度到达1°,并能在对准结束时达到3’的方位对准精度。     

模糊推理在捷联航姿系统中的应用

为了减小捷联航姿系统航姿解算过程中陀螺漂移和积分过程等因素对航姿精度的影响,结合各传感器输出与载体运动状态相关的特性,提出了一种基于模糊推理的IMU(惯性测量组件)/磁传感器信息融合方法.通过模糊推理系统判断出载体当前的运动状态,在准静态下对IMU中陀螺解算的姿态信息和加表解算的姿态信息进行融合可提高载体的姿态精度,对陀螺解算的航向信息和准静态下磁罗经提供的航向信息进行融合可提高载体的航向精度.经过跑车试验且与跑车过程中作为基准的光纤/GPS航姿系统的航姿结果进行比较,验证了该推理过程和融合算法的正确性.     

提高永磁陀螺电机效率的方法

永磁陀螺电机是一种取电机绕组反电势作为位置信号的无刷直流电机,通过锁相伺服电路的控制完成启动加速和恒速运行。首先推导了反电势控制的三相永磁陀螺电机电流、转矩、功率和效率等参数的计算公式,在此基础上说明了导通角的位置和大小对各种参数的影响,特别指出导通角(起始角～关断角)对电机效率有着非常明显的影响,然后提出用恒流源供电比用恒压源供电更有利于这种陀螺电机提高效率。最后以一个实际电机为例说明在导通角相同的条件下,恒流源供电较恒压源供电的电机效率提高10%,可达到98%以上。     

粒子群算法优化的捷联罗经初始对准方法

初始对准是惯导系统的关键技术,罗经法对准是实现捷联惯导系统初始对准的重要手段。罗经对准回路的参数选择直接影响对准结果的好坏。对于不同的捷联惯导系统,罗经回路的最优参数也是不同的。传统的方法是根据经验以及大量的反复试验确定罗经对准参数,不能保证对准参数为最优。针对此问题,提出以水平罗经对准回路阻尼振荡周期T_(d1)和航向罗经对准回路阻尼振荡周期T_(d2)为寻优目标,用粒子群算法对参数(T_(d1),T_(d2))进行寻优的方法,以确定出满足条件的最优对准参数,从而提高捷联罗经初始对准的性能。实验结果表明:粒子群算法能够快速、准确地搜索出罗经对准回路的最优参数,提高捷联罗经对准的性能。将粒子群算法应用到捷联罗经初始对准中是有效的。     

激光陀螺电路的数字一体化及其实现

为实现激光陀螺电路的一体化、数字化和高度集成化,在四频激光陀螺各部分电路的原理基础上,采用单片DSP完成了激光陀螺高压稳流、稳频及计数等全部控制与运算功能,实现了激光陀螺电路的数字一体化.激光陀螺数字一体化电路在室温下进行了长时间的测试,其单臂放电电流稳流精度优于 ,两臂放电电流差值的稳定精度优于 ,稳频精度(光强差/光强和)优于 .实验结果表明,数字一体化电路的性能已经达到了现有激光陀螺各部分电路的性能.激光陀螺数字一体化电路在电磁兼容、抗干扰、低功耗、集成度等方面具有显著的优势,并且由于陀螺的各工作参量在同一电路中,便于协调控制各参量使激光陀螺工作在最佳状态,有利于进一步提高激光陀螺的性能.     

光纤罗经和卫星测姿的组合导航算法

为了提高光纤罗经和卫星测姿的组合导航精度和系统稳定性,提出了一种光纤罗经/卫星测姿的组合导航算法。首先分别对光纤罗经、卫星测姿和组合系统的误差进行了数学建模,以姿态作为组合系统的观测量,建立了组合系统的状态方程和观测方程。然后,给出了一种改进的Kalman滤波器,这种滤波器不但能够保证滤波器稳定可靠,防止滤波发散,还提高了准确度,有助于提高组合导航精度。最后,通过静态试验和动态跑车试验得出,光纤罗经/卫星测姿组合导航系统的航向角误差在0.1°以内;通过极区航行实验得出,船舶在高纬度航行中组合导航系统航向角误差在0.5°以内。     

提高石英音叉陀螺驱动信号稳定性的数字电路设计

石英音叉陀螺通常采用模拟解调电路,现有模拟电路驱动电路幅度稳定性不高,限制了石英音叉陀螺整机性能,可以采用数字电路提高驱动幅度稳定性。文中先讨论了驱动信号幅度影响石英音叉陀螺性能的原因;然后设计了数字电路,采用数字信号处理算法实现了数字电路闭环驱动,并对数字电路闭环驱动的自动增益控制误差进行了分析;最后,对模拟电路和数字电路的驱动幅度稳定性进行了对比测试,定温情况下,模拟电路驱动幅度稳定性的均方差为4.77×10-4V,数字电路的幅度稳定性的均方差达到8.26×10-5V,模拟电路幅度稳定性在全温范围的均方差为0.0680 V,数字电路的均方差仅为0.0006V。实验表明,数字电路的驱动信号幅度稳定性显著提高。     

基于外参考速度辅助的行进间罗经法对准

为实现行进间罗经法对准,将外参考速度引入,同时设计不同机动方式下的罗经法控制回路参数调节规律提高对准精度、缩短对准时间。首先分析线运动对罗经法对准造成的影响,设计基于外速度辅助的行进间罗经法对准方案;然后利用对准回路传递函数进行误差分析,分析不同机动给对准精度造成的影响;最后提出不同机动方式下的罗经法对准回路控制参数设置规律。仿真结果表明基于外速度辅助的行进间罗经法对准能有效完成捷联惯导在匀速直线运动中的对准。根据设置规律调节对准回路中的控制参数,可以抑制80%以上由载体摇摆造成的低频干扰,将航向误差的振荡幅值降低为原来的1/2,有效提高了对准精度。     

一种船舶漂浮状态下捷联惯导快速自对准方法

为解决无外部参考信息船舶SINS漂浮状态下捷联惯导快速自对准问题,提出了在粗对准阶段采用时变参数罗经法、精对准阶段采用卡尔曼滤波精对准的方案.传统方案中罗经对准方案常常被用于精对准,这里采用大方位失准角条件下时变参数的罗经法进行粗对准,代替目前成熟的凝固法粗对准方案,在大方位失准角条件下同时利用东向通道和北向通道的速度...     

平台罗经显控系统在IBMPC系列微机上的一种实现

本文给出了在ＩＢＭＰＣ系列微机总线上实现对平台罗经多极同步器和加速度计等多路信号进行同步采样的硬件电路。论述了系统模型在微机上数字化，以及对陀螺方位、东向水平和北向水平等三路电流的控制算法及实施方案。本文主要讨论微机与多极同步器、加速度计等输入信号的接口实现方法。     

调宽控制平台稳定系统对陀螺漂移影响的研究

介绍了在平台式惯导系统中,由脉冲调宽加矩方式控制的惯性稳定平台的角振动对陀螺漂移的因素,通过对平台稳定系统的动态仿真,得出了它螺漂移与采用脉宽调制工作的稳定回路参数之间的关系,为惯性平台稳定回路的设计提供重要的数据依据。     

基于外定位阻尼的捷联惯导算法设计

传统外阻尼惯导系统以外速度作为辅助参考,但在仅能提供外定位参考的条件下,为了避免由定位信号差分求取速度时造成噪声放大负面效应,推导了基于定位误差的罗经初始对准算法,并将它与捷联惯导姿态解算相结合,得到定位阻尼捷联惯导算法.该算法具有计算量小和稳定性好等优点,但与Kalman滤波组合导航相比,也有它自己的应用条件并存在一些不足之处.最后,利用GPS定位和激光捷联惯导系统进行了车载试验,验证了所提算法的有效性.     

国内外 INS 和 SG 故障诊断专家系统的发展概述

本文着重介绍了几种典型的专家系统，如国内ＰＬ—１型平台罗经自动测试系统（ＰＬＴＳ），国内外ＤＭＩＮＳ的复合诊断系统（ＢＤＳ）以及Ｆ—１５飞机惯导智能诊断专家（ＩＮＳＩＤＥ）等；并剖析其技术特点，说明采用专家系统诊断ＩＮＳ和ＳＧ故障的必要性。     

MEMS硅微陀螺仪系统级建模与仿真研究

根据MEMS陀螺仪敏感哥式加速度、测量角速度的原理,建立MEMS陀螺系统级行为模型是分析MEMS陀螺仪内部的驱动、检测和信号解调等行为过程及改进陀螺整个系统的性能的重要方法。根据MEMS陀螺的动力学方程及其内部组成,将MEMS陀螺分成驱动电路、传感器、信号调理电路等三部分,建立了MEMS陀螺系统级模拟行为模型,运用相关检测技术对角速度信号进行了提取,并对模型进行了仿真验证。仿真结果验证了所设计模型的有效性,所建模型可以用于MEMS陀螺的特性和性能分析。     

陀螺框架类零件的精密加工探讨

本文以垂直环为例,对陀螺罗经产品中的关键零件——陀螺框架类零件的精密加工和测量从技术、效率、效益等方面进行工艺分析与方案比较。探讨其一般的加工规律,提出一种利用简易设备加工框架类零件的工艺方案。