Gyromat 2000陀螺经纬仪强制对中装置的研制

Gyromat2000陀螺经纬仪是目前自动化程度和精度最高的电子陀螺经纬仪，为了保证其在强制对中方位边上高精度的测量，必须对仪器的强制对中装置进行研制，该文结合作者实践过程，对该装置的研制和测试工作进行阐述。     

摆式陀螺经纬仪粗寻北的新方法

针对现有摆式陀螺经纬仪粗寻北方法存在的不足,提出利用检测陀螺力矩实现陀螺经纬仪粗寻北的新方法.推导了陀螺力矩对轴承的水平作用力与陀螺主轴方位角之间的数学公式,在地球自转角速度相对陀螺转子角速度非常小的情况下,对公式进行了简化和仿真运算.采用该方法改进了某型号陀螺经纬仪的粗寻北,实验表明在不影响陀螺经纬仪测量精度的前提下,简化了操作程序,缩短了测量时间.     

纬度对陀螺经纬仪的影响测试分析

理论分析了纬度对陀螺经纬仪的影响规律,纬度越高陀螺指向力矩越小,陀螺仪跟踪周期和不跟踪周期越长,由此引起的陀螺经纬仪测量精度随纬度增高而趋势性变差。利用4台高精度陀螺经纬仪在纬度间隔约5°条件下进行了实地测试实验。结果表明,纬度从18°升高到53°,陀螺经纬仪测量精度变化约在3″左右,实验结果与理论分析结果一致。在考虑随机误差、仪器常数稳定性等其他因素影响的情况下,对中低精度的陀螺经纬仪影响可以接受,而对于高精度陀螺经纬仪不可忽视,可通过适当的测试数据拟合方式对纬度影响进行补偿。     

光电积分式陀螺经纬仪用于发射阵地定向误差分析

为实现导弹快速精确的发射,必须准确标定导弹发射阵地基准射向。陀螺经纬仪的使用可有效标定阵地射向,同时陀螺经纬仪系统误差又使阵地基准方向产生偏差。在确定各种系统误差的基础上,对陀螺经纬仪系统误差中的第一项进行了分析,推导出其后三项引起导弹发射阵地定向的方位误差模型,定量分析了其对导弹落点横向偏差的影响,并进行了仿真。仿真数据为不同射程导弹对系统误差的具体指标要求提供了依据,为下一步研究光电积分式陀螺经纬仪在导弹发射阵地快速、精确定向奠定一定的基础。     

高精度陀螺经纬仪在阵地定向测量中的应用

战略武器的试验与发射是一项复杂精密的特殊工程，基准射向标定是该工程中的关键之一。基准射向的标定方法有多种，而采用Gyromat2000陀螺经纬仪是目前高精度阵地测量定向的最简捷方法。与传统定向方式相比较，高精度陀螺经纬仪的使用为发射阵地的射向标定提供了更为有效的测量和检核途径。在简述了Gyromat2000陀螺经纬仪在战略武器发射阵地的测量应用情况的同时，提出了对于该仪器测量前后仪器常数“e”的标定、测量成果F检核方式和仪器测量不确定度分析的内容，说明Gyromat2000陀螺经纬仪可以作为战略武器发射射向标定的高精度测量仪器，同时为该仪器的使用提供了重要而积极的作用。     

陀螺定向技术

本文主要阐述三个问题:①陀螺电机;②零位误差;③测量技术。陀螺经纬仪应选择什么样的电机最合适;零位误差是否一定要改正;众多的测量方法中运用哪一种有利;文中分别进行了分析比较。     

航天测量船静电陀螺监控器标定分析与应用

针对航天测量船标校经纬仪设备航向测量的局限性以及新装备的投入使用现状,分析了海上动态条件下静电陀螺监控器标定过程外界的影响因素,提出了静电陀螺监控器设备导航数据质量的分析方法.在此基础上,进行了试验数据的分析,通过与标校经纬仪测星计算的惯导航向误差比对,充分说明了该设备的良好性能,从而解决了测量船多云天气下标校经纬仪无法测星为惯导系统校准提供航向差的问题,实现了与标校经纬仪数据的互补,进而保障了航天测量船全天候海上测控的精度.     

光电探测组件电源抑制比测试方法

抑制电磁干扰是解决光纤陀螺尤其是轻小型光纤陀螺低速灵敏度的关键问题,为了从电源完整性角度研究光纤陀螺检测电路干扰传导特性,需要对光电探测组件的电源抑制比进行测试。针对光纤陀螺微弱信号检测的特点,提出一种基于锁相放大器的光电探测组件电源抑制比测试方案,通过测量普通运算放大器的电源抑制比并与手册给定的典型值进行对比,校验了测试系统的准确性。以中低精度光纤陀螺调制-解调频率范围为例,利用该测试系统测量了光电探测组件100 k Hz~3 MHz内电源抑制比频率特性曲线。实验结果表明,光电探测组件的电源抑制比呈明显的高通特性,在100 k Hz频率点处+PSRR约为29.5 d B,到达3 MHz处衰减为17.8 d B,为后续计算电源传导干扰抑制要求和优化电源退耦网络提供了依据。     

基于联合基座的天文/惯性组合测量系统的静态标校方法

从联合基座出发,设计了方位基准传递系统,对天文/惯性组合测量系统进行方位标校。舰船在码头系泊状态下,在甲板坐标系内,通过简单的光学方法达到满意的标校精度。在方位基准传递系统中,通过电子经纬仪将舰船的方位基准(首尾线)传递给惯性平台,再经过光电准直仪,将方位基准传递给方位光学工装,最后经过光电准直仪将方位基准传递给天文经纬仪,完成了通过惯导平台的方位镜与方位光学工装实现了不同层甲板的方位标校。实际标校和对标校误差分析计算结果表明:总的标校精度约为5.66″,优于10″的精度要求,提高了系统安装精度。     

静电陀螺转子位移测量电路的研究

—静电陀螺转子位移测量电路是静电陀螺支承系统的重要部件。它直接影响转子在电极球腔中的失中度，从而导致陀螺漂移。因此在温度变化及电磁干扰情况下，必须提高测量电路的分辨率和零位稳定性。本文在理论分析和实验研究的基础上，提出参数优化设计方法和模块化结构设计。实验结果表明所研制的电路性能良好，工作稳定度达到了高精度静电陀螺仪的要求。     

快速中高等精度陀螺罗盘方案探讨

本文从找北精度出发把陀螺罗盘分为四类:低等精度、中等精度、中高等精度和高等精度。根据精度等级的不同,确定了不同的可行性研制途径:低等精度和中等精度研制途径为捷联式速率陀螺罗盘;中高等精度和高等精度研制途径为摆式陀螺罗盘。针对中高等精度快速性的技术要求:找北精度为20″～40″(1σ),找北时间为五分钟,提出了两种摆式陀螺罗盘设计方案:局部球面静压气浮摆式陀螺罗盘;增大吊带截面积或缩短吊带长度的吊带摆式陀螺罗盘。为继续缩短找北时间和提高找北精度,本文提出了角度信息测量自动化以及用最小二乘法进行数据处理等方法。     

静电陀螺数字式小角度读出系统研究

本探讨了一种用于静电陀螺的小角度光电信号读出的全数字方案，通过对比、分析和讨论，说明数字化静电陀螺小角度读出方案的优越性，并提出了针对静电陀螺光电读出系统随机误差的修正算法。     

激光陀螺捷联惯导减振系统动力学建模与仿真

由于激光陀螺固有机抖频率的存在,以及导弹运输、装卸、发射与飞行过程经历的动态环境中振动、冲击、过载等激励,导致激光陀螺在导弹上使用输出精度差。应用多体系统传递矩阵法,建立了激光陀螺捷联惯性测量组合减振多体系统动力学模型,分析激光陀螺固有抖动和导弹振动冲击对激光陀螺输出精度的影响。通过对减振系统动力学模型进行仿真,获得了激光陀螺抖动和导弹冲击环境下激光陀螺捷联惯性测量组合减振系统动态响应。该仿真结果为激光陀螺捷联惯性测量组合减振设计提供理论依据,该分析方法为激光陀螺捷联惯组在导弹上应用提供理论基础。     

三轴陀螺稳定平台控制系统设计与实现

针对高精度光电导引系统快速隔离扰动、稳定视轴的要求，设计了以速率陀螺为核心构成的三轴陀螺稳定平台。结合某型号电视导引头设计过程，详细介绍了该三轴陀螺稳定平台的结构组成、主要元器件选型，以及软硬件实现。分析了陀螺稳定平台的隔离扰动原理，设计了多闭环复合控制结构，给出了系统各组成部分的模型，合理简化后建立了系统数学模型，并按照频域分析法设计了控制算法。对于陀螺信号噪声问题，设计了小波阈值滤波方法，有效地消除了反馈信号的噪声，提高了系统控制精度。整机测试表明，该陀螺稳定平台满足了导引头系统设计指标要求，具有较高的跟踪精度；能够在实验室条件下，进行多种电视跟踪模拟实验，为实际设备的研制提供了真实有效的数据。     

TJ-707型陀螺经纬仪

ＴＪ－７０７型陀螺经纬仪陀螺经纬仪是一种不受外界限制，可以全天候独立测定真北的精密仪器。其定向原理是：一个用金属丝悬挂的且重力下移的陀螺灵敏部敏感地球自转角速度的水平分量，在重力作用下陀螺主轴绕地球子午面作往复摆动，其摆动方程近似为α＝αｍｓｉｎ２π...     

静电陀螺转速提取的自适应相干模板法

静电陀螺仪的稳速控制所需的转速信号是从包含多种信息的光电传感器输出中提取的,因此准确地提取转速信号是稳速控制的前提。文中分析了采用平面反射式光电传感器读取信息的静电陀螺的转速提取机理,讨论了自适应相干模板法滤除窄带干扰的原理,并将其应用到静电陀螺的转速信号提取中,在DSP(数字信号处理器)上得到实现。在某静电陀螺实验中得到了实时的转速信息,取代了原有的模拟系统,为数字化的稳速系统提供了可靠的参数。     

基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统实现

为满足长寿命卫星对高精度、高可靠、低功耗、轻重量的姿态测量系统的需求,构建了一种基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统。针对国产半球谐振陀螺和加速度计结构特点,建立了惯性器件配置结构,完成了系统的相关标定,开发了以四元数为基础的姿态算法,利用卡尔曼滤波技术,将惯性姿态测量系统与星敏感器进行组合,实现了工程样机设计。测试表明,在实验室环境下,静态姿态精度达到13.9″(峰值),动态姿态精度达到15.4″(峰值),所研制的工程样机的精度指标能够满足高精度卫星的使用要求。     

光纤陀螺随机漂移补偿中的数据融合方法（英文）

为提高光电平台的控制性能和稳定性,以平台反馈回路所用的光纤陀螺传感器为研究对象,对光纤陀螺角速率的历史输出、当前量测以及随机漂移进行融合补偿。采用双自回归模型确定了光纤陀螺时间序列输出的自回归多项式和光纤陀螺随机漂移的自回归关系。以陀螺当前输出为量测量,结合卡尔曼滤波算法将陀螺历史输出和历史随机漂移融合进状态方程,并进行随机漂移在线估计补偿。实验结果表明,光纤陀螺随机漂移的AR模型能达到90%拟合效果,经卡尔曼滤波补偿后随机漂移能降到1/10。该方法能很好地抑制光电平台三个框架轴光纤陀螺的随机漂移,补偿率为80%~90%。     

基于姿态匹配的船体形变测量方法

针对激光陀螺船体形变测量系统,提出了一种新的基于姿态匹配的形变测量解算方法。该方法不同于以角速度差作为观测量的惯性测量匹配法,而是基于两套激光陀螺系统的姿态信息。确立了新的形变测量滤波观测量,并建立线性量测方程。两套激光陀螺系统直接利用激光陀螺输出的角增量数据相对于惯性空间进行姿态更新,惯性坐标系取为各自初始时刻的载体坐标系,完全回避了系统初始对准问题,且充分利用了激光陀螺角度测量精度高的特点。仿真结果表明,该方法能够有效实现船体形变的高频精确测量,仿真测量精度优于15″,为激光陀螺船体形变测量技术进入工程应用打下了基础。     

无陀螺捷联惯性导航技术

无陀螺捷联惯性测量装置与传统捷联惯导系统的主要区别是角速度的获取方式不同,角速度的解算精度是无陀螺捷联惯性导航系统的核心问题,决定了系统的性能及实际应用的可行性。本文剖析了无陀螺捷联惯性测量装置的误差来源,建立了无陀螺捷联惯性导航系统角速度解算数学模型,并重点探讨了加速度计元件误差对角速度解算精度的影响。进行了无陀螺捷联惯性测量装置试验,结果表明,尽管计算误差较大,但无陀螺捷联惯性测量装置可以反映出运动平台的角运动规律,实际应用中对加速度计精度和计算机速度要求较高,另外应寻找更好的算法尽量补偿角速度解算误差。