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.     

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。     

一种纬度未知的全姿态光纤陀螺寻北方法

常规光纤陀螺寻北仪采用4位置法、多位置法和旋转调制法等,当基座有俯仰角或倾斜角时均需要输入测量地纬度才能完成寻北,这种要求已制约了寻北仪在快速机动的现代战争中的应用。根据地球自转角速率为常量的特性,通过在正交坐标系中"虚拟"天向角速率测量陀螺,提出了一种仅需一个光纤陀螺和一个加速度计通过三位置转位来实现全姿态寻北的方法,该方法使寻北仪在纬度未知时也可全姿态高精度寻北,并输出载体姿态角和测量地纬度值。经工程样机验证,使用0.02(°)/h随机游走的光纤陀螺和50?g零偏重复性的加速度计可达到0.06°的寻北精度。     

基于多周期测量的四频差动激光陀螺高精度信号解调

分析了四频差动激光陀螺信号的解调原理，针对采用频率测量计数解调方法存在脉冲量化造成的角速度测量分辨率低的问题，改用多周期测量来代替频率测量，大大提高了四频差动激光陀螺信号的解调精度。通过数字滤波器滤波处理，可以减少随机噪声干扰，进一步提高精度。为满足实时性要求，该方法采用FPGA来实现。实验表明，此方法提高了四频差动激光陀螺角速度测量分辨率，为快速高精度方位自对准奠定了基础。     

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.     

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。     

静电陀螺监控器六次校准与赤道陀螺方位环随动性能关系分析

静电陀螺监控器可以全天候提供连续高精度的位置及航向信息,且不受天气制约。但是在低纬度海域静电陀螺监控器会出现六次校准频繁重置的现象,导致静电陀螺无法获得准确的漂移模型系数,进而影响到设备的正常工作。针对上述现象,通过分析设备结构和工作原理,构建了赤道陀螺随动性能数学模型,推导出赤道陀螺方位环随动速率与所在纬度相关性的计算方法,研究了六次校准重置与赤道陀螺随动性能的关系,提出了低纬度地区六次校准重置现象的规避方法。研究结果有效拓展了静电陀螺监控器的启动纬度范围,提高了设备应用效益。     

四频陀螺中压电陶瓷歪扭导致的光强变化及其对零偏的影响

激光陀螺通常使用压电陶瓷换能器(PZT)作为反馈控制元件来维持腔长不变,然而PZT在推拉过程中产生的歪扭将会引起腔损的变化,进而导致光强以及零偏的变化。为了提高激光陀螺的零偏稳定性,对PZT歪扭导致的零偏变化进行了理论和实验研究。理论分析表明,PZT歪扭导致的光强变化与零偏变化密切相关,当光强相对变化10-3时,零偏变化约0.02 Hz。改变激光陀螺的纵模阶数,同时测量对应的光强和零偏,所得实验结果与理论分析基本一致。研究表明,目前四频激光陀螺中PZT歪扭导致的零偏变化在0.01 Hz的量级,因此通过对PZT制作工艺进行改进可进一步提高四频激光陀螺的性能。该研究对高精度四频激光陀螺的研制具有一定的参考价值。     

船体变形测量中激光陀螺误差的抑制机理

针对激光陀螺测量误差对船体自主变形测量精度的影响问题,在角速度匹配方程基础上提出了一种信号同步积分求解变形角的方法。根据船体角运动的周期特性,利用实测船体运动角速度信号产生时序同步信号,并与角速度匹配方程相乘得到新的测量方程,使得包含变形角信息的有用信号通过积分得到增强,而陀螺误差则被调制为随机信号,积分后被抑制,从而提高了测量方程的信噪比。仿真结果表明:当积分时间大于5 min时,变形角测量误差的均方根值(RMS)小于10",且随着积分时间的增加,测量精度将会提高。这种同步积分方法不需要对陀螺误差建模即可实现对船体变形的高精度测量,而且直观地解释了在激光陀螺误差存在条件下自主变形测量误差不随时间发散的原因。     

卫星惯性/星光组合自主定姿方法研究

利用星敏感器测量所得的恒星星光方向信息,采用六状态变量推广卡尔曼滤波,得到卫星姿态误差和陀螺漂移误差信息并进行相应的修正。仿真结果表明,这种方法修正效果良好,采用中等精度陀螺组件就可以实现高精度定姿;仿真结果还验证了陀螺随机误差、星敏感器测量噪声和滤波周期等因素对定姿精度的影响。     

单轴光纤陀螺寻北仪

光纤陀螺寻北仪采用单光纤陀螺和双加速度计组合技术方案,通过二位置法测量消除了光纤陀螺的常值漂移和加速度计偏值的影响。通过增加一个从初始位置逆时针旋转90°的采样位置,实现了全方位寻北。为了消除静基座寻北时基座扰动对寻北精度的影响,基于抗差估计理论采用了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合新算法。系统简单,容易实现且性能稳定。测试结果显示在5min之内寻北精度小于3′。     

激光陀螺POS惯性数据滤波及时延补偿

激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建模,提出了激光陀螺POS数据时延补偿方法。静态实验结果表明,设计的FIR数字低通滤波器降低了激光陀螺抖动噪声功率达80dB。进一步通过飞行实验表明,提出的方法降低了激光陀螺POS系统姿态角误差,与POS/AV510相比航向角误差由0.017°降低到0.01°,俯仰角误差由0.007°降低到0.005°,横滚角误差由0.016°降低到0.005°,满足了机载InSAR对激光陀螺POS精度要求。     

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。     

高精度光纤陀螺的分辨率测量

系统介绍了在单轴转台上测量高精度光纤陀螺分辨率的方法。该方法以GJB2426—95对光纤陀螺分辨率的定义为依据，以地球自转水平分量的余弦分量为陀螺的输入量，提出了一种正交三点寻北法。分析了光纤陀螺输出信号的特征，提出用对称测量法消除陀螺零偏并减小零漂对测量的影响。最后用IEEE推荐的测量不确定度评定方法对测量结果的不确定度进行了严格的评定。     

一种激光陀螺惯性测量单元混合标定方法

针对采用低精度转台标定高精度激光陀螺惯性测量单元(IMU)的方法进行了研究。提出一种不依赖转台精度的静态解析与Kalman滤波估计混合的新型高精度标定方法。首先采用多位置静态解析法粗标定出IMU系统参数的低精度初始值;然后根据惯性导航算法基本误差方程,建立以IMU系统参数粗标定结果的残差为估计对象,以IMU速度误差为观测量的扩展Kalman滤波器,估计出系统参数残差,进一步修正粗标定结果。实验结果表明,该方法能够利用低精度转台获得与高精度转台相当的参数标定精度,降低了惯导系统的标定成本,满足高精度激光陀螺IMU的使用需求。     

小型静电陀螺电极划分方式对转子电位及陀螺精度的影响分析

就小型静电陀螺电极划分方式对转子电位的影响进行了理论分析及仿真,并深入研究了转子的非零电位对陀螺精度的影响,为小型静电陀螺电极结构的设计提供了理论依据。     

基于光纤陀螺零偏稳定性的高精度寻北方案

为了进一步提高光纤陀螺寻北系统的测量精度,提出了一种基于光纤陀螺零偏稳定性分析的寻北算法设计方案.首先,分析了光纤陀螺寻北系统的原理和影响系统寻北精度的主要因素,指明在寻北时间一定的情况下,需要根据光纤陀螺零偏稳定性的测试结果来平衡单位置积分时间及位置数,来达到较高的寻北精度.实验数据表明,本系统利用精度为0.03 (°)/h的陀螺进行5 min寻北测试,采用56位置法可以实现3′的寻北精度.此方法突破了传统寻北算法的参数选择标准,能够最大程度抑制陀螺的测量噪声,大幅提高寻北系统性能,对其它陀螺寻北系统的参数选择具有借鉴意义.     

激光陀螺双轴旋转导航系统高精度转动控制的设计与实现

为实现高精度激光陀螺双轴旋转导航系统,通过理论分析,设计实现了双轴旋转导航系统所需的高精度转动控制方案。所设计的转动方案在实际旋转导航系统样机上进行了实验验证。实验结果表明,所设计的转动控制系统速率偏差优于2?10-5(°)/s,速率平稳度优于10-4,速率峰值波动优于3?10-3(°)/s,峰值定位误差优于0.001°。所设计的转动控制电路控制精度高,运行稳定可靠,很好地满足了研制激光陀螺双轴旋转导航系统样机的需求。     

基于光照区太阳敏感器和陀螺辅助修正的微小卫星磁测技术

微小卫星经常用磁强计作为姿态测量的主要部件,磁强计的测量精度是影响微小卫星定姿性能的重要指标。为提高磁场估计精度,采用太阳敏感器和陀螺对磁强计误差进行辅助测量与修正,推导了磁强计误差估计方法,在光照区以太阳敏感器与陀螺输出作为俯仰滤波器观测量,估计出卫星俯仰角度和角速度。再采用最小二乘方法,利用滤波输出量对磁强计误差进行估计,估计的结果进入滤波器对磁场输出进行测量修正。仿真表明该方法简单易行,姿态角精度提高了1°左右,角速度精度最高提高了0.003(°)/s左右,并增强了卫星稳定性,有利于成像等任务的完成,有效提高了微小卫星导航系统性能。     

基于低温物理效应的新型超高精度陀螺仪研究综述

综述了基于低温玻色—爱因斯坦凝聚状态新物理效应的量子陀螺和超流体陀螺的研究动态。对两类新原理陀螺所使用的物理效应、工作原理、技术现状等方面进行了阐述。量子陀螺依据物质波的Sagnac效应测量角速率,具有比光学陀螺高若干数量级的测量精度;基于超流体低粘性和量子涡旋特性的超流体陀螺,原理上有望达到超高精度。最后分析了两类陀螺的发展前景。