陆用捷联式静电陀螺找北仪的研究

陆用找北仪应用广泛，它利用静电陀螺仪作为敏感元件组成捷联式找北仪，不仅结构简单，而且可以获得极高的找北精度。基于静电陀螺仪的特点，本文提出采用天文导航算法对方位角估计方法进行研究，并对方位角估计误差进行分析指出，利用实测高度角和计算高度角之差对陀螺漂移进行实时估计和补偿可以提高方位角的估计精度。     

静电陀螺仪控制线路及故障检测装置的设计与实验研究

本文介绍为静电陀螺找北仪设计的控制线路,内容包括径向修正的力反馈系统和计算机控制系统等。力反馈系统可以在较宽的频率范围内工作。采用计算机控制,使得陀螺能自动启动,提高了逐次启动的重复性,加速了启动过程。同时,计算机能对陀螺进行故障检测,以实现自动保护。应用这样的静电陀螺做成找北仪,找北精度可以达到角秒数量级。     

非陀螺找北系统的计算机仿真研究

阐述了对设计的一种非陀螺找北系统进行计算机仿真的原理、方法。提出了降低系统噪 声影响、提高估计精度的多位置采样和多周期平均算法，并通过仿真对其算法原理进行了验 证。仿真程序采用多线程技术，实现了实时测量，缩短了系统反应时间。     

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。     

自动找北仪的监控技术

－本文讨论多位置转台监控技术及其在自动找北仪中的应用。应用正交最小二乘法可使系统精度较常规测量方法提高了大约一个数量级；由基座倾斜引起的误差通过解析调平加以消除；整个系统由计算机控制自动运行，其精度在５分钟内已达到４０″（１σ）。     

静电陀螺捷联系统姿态初始对准研究

静电陀螺是构成捷联系统的理想惯性元件。与速率陀螺相比，静电陀螺捷联系统姿态初始对准有其相应的特点，通过陀螺传感器敏感转子极轴与壳体座标系之间的方向余弦和加速度计的输出信息获取载体的姿态角。由于极轴在惯性空间稳定的特点使静电陀螺捷联系统在姿态初始对准时可应用天文导航原理。基于此，本文用天文导航算法对静电陀螺捷联系统姿态初始对准原理进行了探讨，并分析了陀螺漂移、陀螺传感器测角误差和加速度计观测误差对姿态初始对准精度的影响。所得结论对静电陀螺捷联系统的理论和应用研究有参考意义。     

天文角度辅助的高超声速飞行器多信息融合导航算法

常规惯性/天文组合导航方法难以直接应用于高超声速飞行器机载环境下以载体系为基准进行星光测量的情况,且在可见星只有一颗时无法连续组合。为此,构建了高超声速飞行器惯性/卫星/天文紧组合导航系统方案,通过分析载体系下星光仰角、方位角与惯导误差之间的转换关系,建立了载体系下惯性/天文角度组合模型。理论分析表明,该系统在只有一颗导航星时仍能辅助惯导工作,且可使观测噪声特性保持稳定,从而提高了天文对惯导辅助的连续性和组合滤波估计精度。仿真结果表明,在高超声速飞行器导航系统采用天文角度辅助后,姿态误差较无天文辅助情况的降低60%~70%。     

非线性滤波及其在航天器天文导航中的应用

对天文导航系统构成、模型的建立、非线性滤波方法做了初步的仿真研究。系统的测量值由星光跟踪器和红外高度测量仪提供。星光跟踪仪提供天顶距的测量数据，红外高度测量仪提供航天器的高度数据。通过非线性滤波方法估计出系统状态，实现对航天器导航的任务。     

基于天文／6PS／惯性组合方式的惯导动态测试系统

从天文导航技术出发,设计了天文／GPS／惯性组合测量方式,解决惯性导航系统速度误差和角速率动态实时测量问题。重点介绍天文／GPS／惯性组合测量方式的基本原理和组成,并对组合方式的星体检测、授时和测角单元、伺服控制、数据滤波和误差补偿、导航解算等各个关键部分进行理论设计,为提高惯性导航系统的动态测试精度提供了一种可行的方法。误差分析计算结果表明,动态条件下的光轴指向均方根误差约为5″,满足测量要求。     

空天飞行器SINS/CNS深组合导航算法(英文)

空天飞行器往返于大气层内外,持续工作时间长。捷联惯性/天文组合导航自主性强、隐蔽性好,是最适合空天飞行器的导航方式之一。为提高传统天文定位的导航精度和可靠性,解决其在机载应用中水平基准制约的问题,分析了平台误差角和位置误差对高度角量测的影响,提出了一种以天体高度角为量测信息的捷联惯性/天文深组合导航算法。该算法采用卡尔曼滤波器进行最优估计,可有效估计并补偿系统的姿态误差,减少天文导航定位对水平基准的依赖。仿真表明,单星观测条件下,导航系统姿态误差快速收敛,定位的均方根误差在200 m以内,且系统导航性能随导航星数量的增加而提高。     

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。     

基于单元的子区间摄动有限元方法研究

针对区间相关性导致区间扩张的问题,探讨了区间数之间的相关性并给出了降低区间扩张的子区间摄动方法。文中给出了基于单元的子区间摄动有限元计算公式和子区间划分数目的近似计算公式,同时文中讨论了区间有限元计算精度问题,给出了可提高计算效率的一些措施。对桁架结构和平面应力问题梁结构算例分析结果表明文中方法可以达到一定的计算精度,并且是合理可行的。     

大型结构变形及形貌摄像测量技术研究进展

船体、机翼、工程建筑等大型结构的变形与形貌的精确测量是实验力学的基本任务之一。摄像测量具有测量精度高、范围大、非接触、可动态测量等优点,是结构形貌与运动测量的重要手段。本文介绍了作者及其所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形、形貌测量等方面的研究成果和典型应用范例,主要包括：提出折线光路像机链摄像测量方法与技术,用于船体等大型结构,不稳定平台的静态基准转换,以及地下工程、边坡等的多点变形长期动态监测;采用多摄像机联合组网,用于机翼、风电叶片等大型结构形貌与变形的高精度测量;在投影轮廓线辅助下进行多部像机组网,用于对大型堆场三维形貌、料堆体积和高程等的高精度测量等。     

基于缩减样本窗口的响应面重构方法

具有隐式功能函数的复杂结构可靠度分析常采用响应面方法。对于功能函数非线性程度较高的结构可靠度分析的响应面迭代重构问题,由于一般响应面方法样本窗口过大,导致迭代分析精度难以提高。本文提出了响应面重构中样本窗口的确定原则,并建立了结构可靠度分析的缩减窗口序列响应面重构方法。多个数值试验表明：该方法迭代收敛迅速,计算精度较高...     

加权残数法通用程序包MWRAP的开发技术与1程应用

要想使加权残数法广泛应用于工程实际问题,需要解决两方面的问题,一是精度问题,二是必须研制和开发通用软件。本文阐述了加权残数法通用程序包MWRAP的结构设计和功能设置及其前后处理技术,详细阐述了其前后处理程序的程序设计流程;在该软件中计算模块,所用的计算方法为加权残数和有限元耦合法,为此推导了加权残数和有限元耦合法的公式,从计算结果来看该方法具有较高的精度,可以满足工程需要。最后,运用MWRAP计算了钢管混凝土柱肩梁结构的位移和应力,与实验结果相比吻合较好,说明了MWRAP具有较高的精度,加上其完善的前后处理功能,可以应用于工程实际问题。     

自适应桁架结构天线形状最优控制

给出了两种含压电作动杆的自适应桁架抛物面天线的形状最优控制方法,分别以天线表面点相对原设计抛物面和最佳吻合抛物面(BFP)的光程差为精度指标,建立了同时考虑精度和能耗的综合控制目标。控制考虑杆件轴力与作动电压限制,以作动电压为被控量。利用桁架力学量及天线精度与作动电压的关系,将控制问题精确表达为显式数学规划问题。理论分析和仿真结果均说明基于BFP的控制方法在天线精度和能量消耗方面的优越性,最后通过仿真算例讨论了结构受载形式和电压限设定对天线形状控制能力的影响。     

海洋重力传感器伺服回路分析与设计

海洋重力仪是改善舰船惯导系统精度的重要设备，其重力传感器的伺服回路决定着仪器的精度和动态性能。作在介绍零长弹簧海洋重力传感器结构原理的基础上，研究其伺服回路的结构组成和设计方法，分析了其主要环节参数对系统性能的影响，考察了其时域性能，对海洋重力仪的研制具有重要指导作用。     

精密离心机结构动静态特性计算

精密离心机是测量和标定加速度计的重要设备，而加速度计的精度直接关系到运载体的导航精度，本文结合精密离心机的机械结构设计，利用结构分析的有限元方法，对离心机结构设计的方案进行了详细的结构动静态特性分析计算，得出了精密离心机的动静态特性。     

工程结构可靠性分析中高维概率积分的一种近似算法

本文根据广义二阶矩理论,提出了一种计算高维概率积分的有效的近似算法以及二次近似极限状态方程的简便方法.具体分析了大型园抛物面天线结构在随机风载和结构自身随机参数影响下的表面精度可靠性.     

大型结构变形监测摄像测量研究进展

桥梁、隧道、舰船等大型结构变形的全场、高精度、动态测量,是其动态性能实验和质量监测的基本要求。摄像测量具有非接触、高精度、可测点多、实时动态测量等特点,在大型结构的变形监测方面有独特的优势。本文介绍了作者所在科研团队近年来利用摄像测量技术在大型结构变形监测方面的研究新成果和典型应用,包括提出位移传递像机串联网络摄像测量方法与技术,用于自动监测高速铁路、隧道等大型结构的路基沉降;研制天线基座变形摄像测量系统,实时、连续、长时间测量我国远望号测量船的天线基座变形等。