三轴测试台测角系统粗、精耦合的计算机处理

本文针对三轴测试转台的双通道测角系统，设计了一种新的粗、精耦合计算机处理模块，提高了测试转台角度检测的可靠性。同时使测角系统具有定时测角、八平均和自补偿功能，有利于提高测角系统的精度。经长期模拟测试，证明该设计能获得今人满意的效果。     

基于光纤光栅技术的船体变形修正技术

为进一步优化航天测量船变形测量系统,提出了基于光纤Bragg光栅技术的应变误差测量方法。首先通过对测量船变形系统的结构和光路进行几何分析,建立了应变量与误差角之间的转换模型。然后基于光纤光栅技术设计了测量船变形系统的应变误差测量方案。由应变与误差角的转换公式得到,运用常用的Si425型光纤光栅解调仪,其理论测量精度可达0.01″。     

基于轴角转换器的一种高精度动态测角系统

设计了一种基于轴角转换器AD2S80的高精度感应同步器动态测角系统，分析了测角误差产生原因，提出了误差调整和补偿措施。通过实例数据表明：用谐波分析的方法对测角误差进行了调整与补偿，从而可大幅度提高测角精度。     

温升对大型精密离心机结构和技术性能的影响

讨论了温升时所研制的大型精密离心机液体静压轴承工作模式、光栅测量系统、失准角的影响，并对离心机热源进行了计算。在理论分析和实验研究的基础上，给出了温升问题的解决方法，并提出了今后精密离心机的改进建议。     

基于雷达测距与角位置辅助的SINS空中对准方法

针对卫星导航受限条件下捷联惯性导航系统(SINS)空中初始对准问题,提出了一种基于雷达测量斜距-角位置匹配模型。推导了传统雷达位置匹配模型方案量测线性化过程,说明了线性化后量测噪声统计特性随斜距变化的缺陷,同时提出直接采用雷达测量的距离和角位置作为量测信息的对准方案。根据雷达与飞行器之间的相对位置关系,建立了雷达斜距与角位置信息辅助的捷联惯性导航系统初始对准量测方程,利用无迹卡尔曼滤波器(UKF)解决了量测方程非线性问题。最后通过200次蒙特卡洛分析仿真验证了算法的可行性,斜距大于50 km条件下,300 s时航向对准误差角统计均值为?0.0289°,统计标准差为0.0377°,同时有较高的水平对准精度,且明显优于传统位置匹配对准方案。     

显微干涉网格法测量曲面物体表面应变

提出采用显微干涉光路,使被测曲面上光栅的±１ 级衍射光相互干涉,用显微ＣＣＤ图象采集系统采集干涉后形成的倍增光栅,利用微网格法原理和信息转换技术提取每一幅图的几何特征,确定被测物体表面的应变． 并利用这种方法确定了记忆合金管接头表面的应变     

基于光纤光栅的分布式POS柔性基线测量方法

分布式位置姿态测量系统(POS)依靠传递对准来精确测量多任务成像传感器的多节点运动信息,然而,节点间的柔性基线精度限制了传递对准精度。针对此问题,提出了一种基于光纤光栅的分布式POS柔性基线测量方法。首先研究了光纤光栅形变测量方法,利用光纤光栅传感器获取变形位移和变形角度;然后利用光纤光栅的形变测量信息修正传递对准量测方程,重新建立传递对准模型;最后搭建了柔性基线测试实验平台,进行实验测试。实验结果表明,所提出的方法可以精确测量多节点之间的柔性基线,同时也可为分布式POS的应用提供强有力的支持。     

控制力矩陀螺速率控制中测角系统的研究

采用轴角变换器和旋转变压器、感应同步器组成的双通道测角系统比其它诸多测角方案有更多的优点。在介绍集成轴角变换器的工作原理后,详细介绍了用于控制力矩陀螺速率控制系统中的测角系统。实践证明它具有结构简单、调试容易、可靠性高和抗干扰能力强等优点。     

陀螺加速度计高速闭环动态测角系统设计

从运载火箭惯性导航系统的核心仪表-陀螺加速度计对测角系统的技术要求出发,设计一种新型的陀螺加速度计高速闭环动态测角系统。它选择变磁阻多级旋转变压器进行角位置测量,并采用两相绕组激磁、一相绕组输出的脉冲调宽型鉴幅的运行方式;在分析其工作原理的基础上,从放大器、控制器、数字函数发生器、输出接口四个方面给出了测角系统的具体设计方法,最后进行了误差测试与跟踪转速测试验证。实测结果表明,采用传感器误差为1.5′的测角系统,分辨率为0.84375′,综合误差约为2.5′,最大跟踪转速为538(°)/s。该系统满足使用要求,设计方案有效可行。     

重力梯度测量中光栅角编码器安装误差的影响及分析

旋转加速度计式重力梯度仪中的台体旋转误差会影响梯度测量精度。若以光栅角编码器作为旋转控制的角度测量元件,其安装误差会产生相应的旋转控制误差。为此,需要对光栅角编码器安装误差的产生机理进行分析,了解其对旋转加速度计式重力梯度仪测量精度的影响程度。利用光学技术方法测量光栅角编码器安装误差所引起的角速度和角加速度的变化,最后通过角位置补偿修正光栅角编码器安装误差以减小运动不平稳性对重力梯度测量的影响。实验表明该方法对光栅角编码器进行补偿可以有效减小码盘安装误差对旋转控制的影响。     

时间同步误差对船体角形变测量的影响

针对激光陀螺船体角形变测量,分析评估了两组激光陀螺组合体时间同步误差的影响,并提出了一种时间同步误差的在线估计算法.严格推导了考虑了时间同步误差的惯性姿态匹配方程,从方程可见,船体在波浪摇摆条件下时间同步误差将导致额外的Kalman滤波观测量波动误差,直接影响船体角形变测量精度.另一方面,基于新推导的惯性姿态匹配方程,在滤波状态中增加时间延迟变量,通过Kalman滤波能够在线估计时间延迟大小.基于实测远望船体姿态和角变形数据进行了仿真,仿真测试表明大的时间延迟将导致大的船体角形变测量误差,同时验证了时间延迟在线估计方法的有效性.     

动态环境下光纤陀螺误差辨识与补偿技术

为了提高光纤陀螺在高动态环境下的测量精度,需要精确地辨识角加速度信息以便有效地补偿。针对直接对陀螺的角速度信息微分处理后得到角加速度的方法误差较大的问题,提出了将微分后的角加速度信息分为线性和非线性两个部分,其中线性部分采用Savitzky-golay最小二乘拟合,而非线性部分则采用RBF神经网络技术进行拟合。上述处理方法能更真实地反映实际物理过程,具有较强的自适应性和较好的拟合效果。通过试验验证,证明了该方法的有效性和准确性,提高了角加速度辨识精度,比直接微分的方法测量精度提高二个数量级,有效地补偿了陀螺仪在高动态环境下的测量精度。     

基于扭摆的微冲量测量方法及实验研究

超高微重力水平的卫星平台在空间引力波探测、地球重力场测量中发挥着重要的作用,脉冲微推力器可以帮助微重力卫星实现姿态控制.微冲量是评价脉冲微推力器性能的重要指标之一,常用的基于扭摆的微冲量测量方法有两种,方法一是根据单个冲量元瞬间作用于无阻尼扭摆后,扭摆转动最大角位移计算冲量,方法二是根据高固定频率的连续脉冲作用于有阻尼...     

Propeller wake flowfield analysis by means of LDV phase sampling techniques

 Two phase sampling techniques are developed for the analysis of the propellers wake by means of LDV. The first one (TTT) uses the detection of Doppler signal as trigger condition; each LDV sample, tagged with the blade angular position at the measurement time, is arranged inside angular slots. The other technique (ATT) follows an angular triggering method, with some enhancements to reduce measurement time. The implemented techniques are complementary from the accuracy and efficiency point of view. The TTT enables to quickly analyze the propellers wake, in view of the minimization of data acquisition time, particularly in poor flow seeding conditions. The ATT is instead suitable for accurate investigations of space-limited and highly turbulent flow regions. Received: 29 July 1998/Accepted: 18 February 1999     

圆锥运动下磁场辅助角速度测量方法与实验

利用磁场传感器可辅助载体进行角速度测量.在用于飞行载体时,由于载体通常伴随有圆锥运动,并且载体自身会对内部磁场产生干扰,使磁场传感器输出产生畸变,从而导致利用磁场辅助测量的载体角速度的误差较大.针对这个问题,提出了一种基于实时误差补偿的在圆锥运动及磁场干扰影响条件下利用磁场辅助进行角速度测量的方法.该方法利用载体过去1周旋转的数据,实时对圆锥运动与磁场干扰进行补偿,然后根据补偿结果计算当前载体的角速度.当载体角速度越大时,精度越高.通过飞行实验对该方法进行了验证,实验结果表明,在角速度大于300 (°)/s时,角速度误差小于1(°)/s.     

Geometric methods in determining rigid-body dynamics

This research develops a measurement system using linear accelerometers to determine the three-dimensional, six degrees of freedom, impact response of an anthropomorphic test device (dummy). A procedure using spherical geometric analysis (SGA) was developed. It uses three triaxial accelerometer clusters for determining angular velocity, angular acceleration, and linear acceleration. SGA differs in its calculation of angular velocity from other procedures which determine rigid-body motion. Unlike procedures which use linear accelerometers to determine angular velocity by integration of angular acceleration, SGA uses the topology of the sphere to obtain both angular acceleration and angular velocity through algebraic manipulation of the output from the linear accelerations. The validation of SGA is accomplished by the use of hypothetical as well as experimental data.     

飞行器角速度测量的三轴加速度计法

飞行器角速度的测量在航空航天领域是极为重要的问题,然而现在主流的利用陀螺仪测量角速度的方法有造价较高这一问题。本文提出了一种通过测量刚体上非共线三点的加速度得到刚体角速度的方法,可以利用极为廉价的高精度加速度计较为准确地测量高速稳态飞行器的角速度。本文应用刚体运动学中的基点法,得到由刚体上非共线三点的加速度和其距离表示的刚体角速度,并对其进行了误差分析。最终采用数值模拟的方法,分析了此方法在具有较高角速度的飞行器和具有较低角速度的稳态卫星上得到的角速度的适用性。模拟结果表明,此种方法适用于稳态高角速度的飞行器。     

基于激光陀螺自适应补偿的船体变形测量方法

基于长期变形、动态挠曲变形以及陀螺随机零偏的状态方程,构建了激光陀螺测量的惯性姿态匹配最优滤波器,可以实时地估计出船体变形角。针对实时估计的长期变形角具有偏置误差的问题,推导了惯性姿态匹配的误差方程,指出动态挠曲变形角与船体惯性姿态角之间具有长时间的交叉相关耦合作用导致了长期变形角估计具有偏置误差,并提出了对输入到最优滤波器的激光陀螺角增量进行自适应补偿的方法来抑制偏置误差。实验结果表明,补偿后俯仰角、横滚角和艏挠角的偏置误差均方根均小于5″,较补偿前降低均方根误差约为5″,该自适应补偿方法可有效地抑制偏置误差,提高惯性姿态匹配方法在船体变形测量应用中的有效性。     

On the recovery of the reference trajectory of rotation

The boundary value problem of determining the time dependence of the spacecraft angular velocity vector from measurements performed by uniaxial transducers rigidly fixed in the body-fixed frame is stated and solved. The proposed algorithm ensures that the mean and variance of the variations in the estimates of the angular velocity vector are smaller than the corresponding accuracy characteristics of uniaxial transducers. The implementation of the proposed technique permits increasing the accuracy of inertial measurement devices.     

基于角速率积分法的光纤陀螺标度因数不对称度测量方法

标度因数不对称度是评价光纤陀螺的一项重要指标,对其进行精确测量在高精度导航应用中具有重要意义。传统的测试方法受转台速率控制精度限制,很难精确测量小于1×10-6的不对称度。首次提出基于角速率积分的标度因数不对称度测量方法。该方法给定转台正反方向转动的角度,由固定在转台上的被测光纤陀螺进行角速率测量,并对输出值积分,从而得到标度因数不对称度。该方法基于转台位置控制,避免了转速不稳定及正反向转速不对称等因素造成的影响。还对可能引起测量误差的因素进行了分析。最后采用角速率积分法测得高精度光纤陀螺标度因数不对称度小于1×10-6。