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1.
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旋转加速度计重力梯度仪标度因子调整方法及误差补偿研究 被引次数：4
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王树甫 孙枫 郝燕玲 秦红磊《中国惯性技术学报》,2000年第8卷第4期
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在旋转加速度计重力梯度仪的重力梯度测量原理的基础上，本文提出了加速度计标度因子的在线调整方法。此方法对加速度计组合输出信号中的标度因子不平衡信息进行解调，通过反馈实现标度因子的调整，同时可实现对重力梯度仪系统误差的补偿。
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2.
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旋转加速度计重力梯度仪加速度计标度因数实时反馈调整方法
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钱学武 蔡体菁《中国惯性技术学报》,2016年第2期
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旋转加速度计重力梯度仪在实际工作过程中,由于平台稳定性、旋转机构控制精度、敏感器安装误差、加速度计标度因数匹配性以及其他噪声源的存在,对高精度重力梯度测量构成严峻挑战.在诸多影响因素中,加速度计标度因数的不一致性对测量精度影响最大.本文提出一种旋转加速度计重力梯度仪加速度计标度因数实时反馈调整方法,旨在提高获取重力梯度信号的能力.该方法首先对相对两只加速度计的和输出信号以及重力梯度仪总输出信号分别进行带通滤波,然后对滤波器输出信号中含有加速度计标度因数不平衡信息信号进行幅值解调,对三组解调结果分别进行平滑处理,采用模糊PID控制算法实时反馈调整加速度计内部的电磁线圈力矩,达到调整加速度计标度因数的目的.实验测试分析表明,采用模糊PID反馈调整算法可以快速实现四只加速度计标度因数一致,相对两只加速度计标度因数调整量级可以达到10-7,两对加速度计标度因数的调整量级可以达到10-5,提高了获取重力梯度信息的能力.
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3.
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重力梯度仪加速度计控制回路分析与设计 被引次数：5
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杨功流 刘洋希 李晓平《中国惯性技术学报》,2009年第17卷第2期
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加速度计是旋转加速度计重力梯度仪的核心元件,梯度信号测量要求其加速度计具有高分辨率和低的噪声水平,这就需要对现有石英加速度计进行改进,通过表头抽真空,提高控制回路增益来抑制噪声,提高分辨率.抽真空后表头近似为无阻尼状态,其控制回路中需增加阻尼补偿的环节,避免系统在工作频段附近出现振荡;并且,对控制回路中的校正环节也进行了重新设计,加入积分环节,使系统对位置信号的稳态误差为零,大幅度提高工作频段的系统开环增益,从而有效地提高了系统的动态测量精度.
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4.
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旋转重力梯度仪的加速度计动态调节方法与需求分析
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涂良成 刘金全 王志伟 周泽兵《中国惯性技术学报》,2011年第19卷第2期
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适合陆基使用的旋转重力梯度仪采用多个加速度计的组合输出,能有效地抑制平台的共模噪声,实现对地球表面微小重力梯度变化信号的测量.其关键技术之一就是对多个加速度计进行动态匹配调节,通过实时反馈来降低多种噪声和误差,从而降低对研制单个加速度计的性能要求.本文结合旋转重力梯度仪中加速度计的匹配调节方法,以重力梯度测量分辨率达到1E为目标分析,结果表明对加速度计的标度因子一致性匹配需要达到10-11的量级,对二阶非线性因子调节同样需要达到～10-11g/g2的量级.
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5.
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基于状态约束的MIMU/磁强计组合姿态估计滤波算法 被引次数：1
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薛亮 姜澄宇 常洪龙 袁广民 苑伟政《中国惯性技术学报》,2009年第17卷第3期
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构建了基于MEMS技术的陀螺、加速度计、磁强计及空速计组合的微小型飞行器姿态测量系统.研究了基于四元数的扩展卡尔曼滤波算法.取姿态误差四元数和陀螺随机漂移构建状态向量,通过误差四元数微分方程和陀螺随机误差模型建立卡尔曼滤波状态方程,采用速度信息实时补偿加速度计输出值得到重力矢量,利用重力矢量估计水平姿态,通过滤波补偿姿态误差,降低了对陀螺的精度要求.将状态向量之间的约束方程作为伪量测方程引入到量测模型中,解决了由于状态向量相互约束导致的滤波发散和奇异.动态飞行滤波噪声的自适应调整增强了系统性能.仿真和实验表明,该滤波算法能够有效避免系统的漂移,提高系统测量精度和稳定性.
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6.
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静电加速度计悬浮质量块质心偏移量在轨标定
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廖鹤 董丰 向小丽 王本利《中国惯性技术学报》,2008年第16卷第6期
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高精度静电加速度计已广泛地应用于航天任务中，用于测量作用于航天器的非引力加速度。如果静电加速度计悬浮质量块的质心与航天器的质心安装有偏差时，重力梯度力、姿态耦合产生的干扰加速度，静电加速度计控制系统引入的干扰加速度等干扰力会夹杂在测量数据中。针对这一问题，研究了航天器小质量特性变化情况下，当静电加速度计处于动态设计良好并进入稳态后，利用静电加速度计、陀螺仪和磁强计作为敏感元件，基于非线性卡尔曼滤波理论的静电加速度计悬浮质量块质心偏移量的在轨标定。仿真结果表明，该方案的精度J向可以达到0．1mm，Y和Z向能达到0．04mm。
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7.
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全加速度计惯性导航与重力梯度测量系统设计
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刘凤鸣 赵琳 刘繁明《中国惯性技术学报》,2009年第17卷第2期
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全加速度计惯性导航技术侧重于测量排除重力干扰影响的载体运动加速度,而利用加速度计进行重力梯度测量则侧重于测量排除载体运动影响的重力变化.一方的测量信号恰为另一方的噪声.利用加速度计技术,将二者结合在一起,理论上推导出同时进行惯性导航与重力梯度测量的可行性.基于此原理,论文设计了一种12加速度计的全加速度计惯性导航与重力梯度测量系统.论文给出系统进行惯性导航与梯度测量的公式.并预计,在未来几十年中,惯性导航与重力梯度测量将成为同一概念,此系统将成为未来惯性导航的发展方向.
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8.
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旋转加速度计重力梯度仪误差分析 被引次数：2
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李海兵 蔡体菁《中国惯性技术学报》,2009年第17卷第5期
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安装误差和加速度计标度系数的不匹配对旋转加速度计重力梯度仪的分辨率影响很大。为此,用线性微扰方法对旋转加速度计重力梯度仪的测量方程求取变分,得到重力梯度仪的误差方程;对误差方程进行分析,得到安装误差各项对重力梯度仪输出的影响;同时,给出含有加速度计性能参数的重力梯度仪的误差方程。以澳大利亚FALCON旋转加速度计重力梯度仪为例,具体给出径向距离误差、切向误差角等大小值。
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9.
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重力梯度仪的现状和前景 被引次数：10
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蔡体菁 周百令《中国惯性技术学报》,1999年第1期
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本文论述了重力梯度仪在惯性导航、地球科学、地质科学中的重要作用以及重力梯度仪的现状和前景,着重评述了旋转加速度计重力梯度仪、静电加速度计重力梯度仪和超导重力梯度仪的现状和发展,最后指出了对重力梯度仪的应用和发展需要进一步研究的问题.
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10.
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基于带阻滤波器的无阻尼系统校正设计
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杨晔 钱红 雷立铭 李晓平《中国惯性技术学报》,2010年第18卷第2期
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高精度加速度计是旋转加速度计重力梯度仪的核心惯性元件，为降低表头的热噪声，梯度仪用加速度计表头保持真空状态，即表头摆片处于无阻尼运动状态，因此对于这种加速度计回路校正提出了很高要求．针对加速度表头无阻尼状态，利用Bainter陷波器与超前滞后装置对加速度计回路进行校正，通过Matlab仿真与普通校正方法进行比较，说明这样的无阻尼系统加入Bainter陷波器后，不仅能够使系统的校正更加容易实现，而且还有效降低了系统的带宽，从而减小噪声误差的影响。另外，由于重力梯度仪所用的四个加速度计具有频响一致性的要求，通过调节陷波器的参数，可以近似消除加速度计摆片的两个极点，使加速度的响应趋向一致。
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11.
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基于相关滤波算法的全姿态加速度计寻北方案
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李旭东 孟范伟 林玉荣《中国惯性技术学报》,2008年第16卷第1期
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加速度计寻北仪由于其角速度测量原理采用的是动态测试方案.考虑到采用数据拟合的方法处理动态测试数据去噪效果不强,而相关滤波算法作为一种专门在动态测试中应用的相位检测算法,对随机噪声和谐波噪声都有很强的抑制作用,提出了利用相关滤波算法进行信号去噪并提取北向角信息的思想;在此基础上,通过分析平台姿态角与寻北角之间的解析关系,推导了可以消除姿态影响的姿态补偿算法,该算法需要再增加两个加速度计敏感姿态角.仿真结果显示,相关滤波算法对加速度计中的各类噪声有很好的抑制作用,而经过姿态补偿改进后的相关滤波算法,消除了姿态角造成的原理性寻北误差,可以实现全姿态加速度计寻北,最终的等效调平误差仅为仪表误差所引起.
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12.
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近钻头钻具多源动态姿态组合测量方法
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高怡 程为彬 汪跃龙《中国惯性技术学报》,2017年第2期
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在导向钻井系统的姿态测量过程中,由于近钻头强振动的影响,导致姿态参数测不准甚至不可测,为了消除有规律的干扰、振动等对测量准确性的影响,快速解算出准确的钻具姿态,提出一种新的多源动态姿态组合测量方法.采用三轴加速度计、三轴磁通门以及角速率陀螺仪等构成测量系统,建立基于四元数的姿态测量非线性模型,研究钻具运动状态与振动加速度之间的关系,根据模型及噪声特性,采用基于四元数的无迹卡尔曼滤波方法对振动干扰信号进行滤除.试验结果表明,采用提出的方法能够消除近钻头干扰对姿态参数测量的影响,井斜角在5.2°左右,工具面角误差小于10°,有效地提高了导向钻井工具姿态动态测量的准确性.
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13.
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基于迭代估计的三轴加速度计温度模型参数外场标定方法
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杨杰 吴文启 练军想 刘伟《中国惯性技术学报》,2013年第4期
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为补偿加速度计标度因数和零偏的热漂移误差，设计了一种可估计内场恒温环境下参数变化量的加速度计温度参数模型，并提出了基于迭代估计的温度模型参数外场标定方法。该方法不依赖精密的惯性测量设备和温箱，仅在重力场内对加速度计进行连续多组位置观测，充分利用加速度计冷启动过程产生的热漂移误差进行模型参数辨识，解决了加速度计温度误差特性和启动温度点相关的问题。针对加速度计测量信号为高斯白噪声的特点，建立了关于温度模型参数矢量和多组位置倾斜矢量的非线性准则函数，提出了两步迭代估计方法实现两组参数矢量的分离估计。根据不同位置下三轴加速度计输出信号粗略提取倾斜矢量，解决了迭代估计算法的初值问题。重力场内通过优化分析加速度计温度模型参数对重力值的灵敏度，设计了6组位置观测编排。实验结果表明，温度误差补偿前的重力值测量最大误差为3.62×10-4g，而温度误差补偿后重力值测量误差小于1×10-5g；同时，温度误差补偿前系统3 h纯惯性导航最大定位误差为1186 m，而温度误差补偿后最大定位误差小于600 m，从而表明提出的外场标定方法的有效性。
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14.
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陀螺寻北仪中测量信号的在线建模与滤波
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王立冬 王品 罗贤全 梁冠辉《中国惯性技术学报》,2016年第6期
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针对光纤陀螺寻北仪中光纤陀螺(FOG)和加速度计的随机误差,采用改进型二阶自回归AR(2)模型,在线建立了光纤陀螺和加速度计随机误差模型.根据该模型,建立了FOG陀螺寻北仪的12阶Kalman滤波器,实现了两个FOG和两个加速度计测量信号在寻北过程中的实时滤波.仿真、Allan方差分析与寻北试验结果表明:FOG信号中随机游走、零偏不稳定性、变化率随机游走、变化率斜坡和量化噪声五项噪声源误差系数都小于滤波前的二分之一;在减小光纤陀螺和加速度计测量信号中的随机误差,提高其精度的同时,FOG寻北仪的寻北误差减小了0.3 mil.
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15.
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旋转加速度计重力梯度仪标定方法
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钱学武 蔡体菁《中国惯性技术学报》,2016年第4期
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提出一种旋转加速度计重力梯度仪标定方法,在重力梯度仪外侧空间确定的四个位置上依次放置一定质量的检测质量体,根据检测质量体在正交位置上引起的重力梯度大小相等,符号相反的关系确定出重力梯度标度系数,采用旋转重力梯度仪本体方式确定出重力梯度零位.给出了重力梯度零位和标度系数计算表达式,在重力梯度半物理仿真系统上进行了仿真试验验证,仿真结果表明,标定后重力梯度测量误差小于1E.
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旋转式重力梯度测量系统试验及数据处理
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李海兵 郭刚 周坚鑫 马存尊 丁昊《中国惯性技术学报》,2016年第6期
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旋转式重力梯度测量系统采用旋转调制方式求取重力梯度信息.首先,从旋转加速度计的基本原理出发,给出了重力梯度测量系统的主要工作模式;其次,构建了旋转加速度计重力梯度测量系统组成和主要功能模块,提出了采用引力产生装置开展实验室引力梯度测量的试验方案;最后,给出了旋转加速度计重力梯度测量系统的静态梯度试验验证基本条件、试验设备,并开展了重力梯度测量试验.试验结果表明,旋转式重力梯度测量系统在实验室条件下完成引力梯度试验,该系统可以检测优于200 Eu(1 Eu=10-9/s2)的引力梯度,该系统开展的试验验证为动态重力梯度仪的研制奠定了基础.
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航空重力与重力梯度测量对惯性稳定平台的需求分析
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涂良成 李祝 伍文杰 王志伟 周泽兵《中国惯性技术学报》,2012年第1期
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从航空重力与重力梯度测量原理出发,先后导出航空重力与重力梯度测量的观测方程和测量误差方程,然后依据地球重力场特征和功率谱的相关理论,结合航空重力与重力梯度测量中的GPS定位、惯性稳定平台的指向和稳定性、加速度计和梯度仪的误差模型,分析了航空重力与重力梯度测量对稳定平台的需求,在此基础上以航空重力测量中国外常用的双水獭(Twin-Otter)固定翼飞机的实际飞行参数为例,通过数值计算给出了航空重力测量分辨率达到1 mGal时,对惯性稳定平台的角度指向精度、稳定性和随机漂移的要求分别为0.0005°、0.006°/h/Hz和0.0003°/h;航空重力梯度测量分辨率1 E时,对稳定平台对应的指标要求分别降低为0.5°、0.01°/hr/Hz和0.01°/hr。
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白光干涉型光纤加速度计的误差分析
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王明超 王学锋 王钊 唐才杰 黄建业《光子学报》,2016年第6期
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针对所研制的一种能够测量加速度直流信号的光纤加速度计,建立了影响该加速度计测量准确度的光学原理误差、交叉灵敏度误差以及温度引起的误差模型,并对该模型进行了仿真和实验分析.结果表明:随着信噪比增加以及光谱采样间隔减小,解调算法的测量误差水平降低,测量准确度可达到4.5×10-5g;在1倍重力加速度下交叉灵敏度误差为1.8 mg;当环境温度20℃时,温度每升高(降低)1℃,会使标度因数增加(减小)0.79‰.
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19.
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一种多滤波器组合导航数据融合方法
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马龙 张锐 苏志刚《应用声学》,2015年第23卷第2期
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针对组合导航系统中使用单天线GPS接收机时导致姿态角不易收敛的问题,提出了一种互补滤波器和卡尔曼滤波器相结合的数据融合算法。该方法首先通过MEMS惯性传感器与磁强计设计了一种互补滤波算法。针对载体在变速运动过程中加速度计的倾角测量值有较大误差,影响互补滤波器输出精度的问题,通过GPS接收机和加速度计设计了卡尔曼滤波模型,将卡尔曼滤波器输出速度的微分量反馈给互补滤波器,实现了对互补滤波器中载体运动加速度的补偿。基于以上解算方法,以FPGA为核心处理器设计了组合导航系统并进行了车载实验。实验中,该方法有效补偿了汽车变速过程中的倾角测量误差,证明了该方法的有效性。
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20.
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模平方小波阈值在MEMS陀螺信号降噪中的应用 被引次数：1
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李杰 曲芸 刘俊 张文栋《中国惯性技术学报》,2008年第16卷第2期
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在深入分析现有软阈值和硬阈值小波去噪方法的基础上,综合二者的优点,提出一种模平方小波阈值去噪方法,并将其应用到MEMS陀螺仪输出信号的滤波处理中,从而有效地减小了信号中的高频噪声,提高了信噪比,抑制了MEMS陀螺仪的随机漂移.文中详细介绍了该方法的原理与实现过程,并结合某项目研究中MEMS惯性测量系统的实地跑车实验,对其中MEMS陀螺仪的实测数据进行了分析研究,肯定了使用该方法对MEMS陀螺仪输出信号进行滤波消噪处理的可行性和有效性.
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