高精度激光寻北仪误差补偿技术研究

基于激光陀螺的寻北仪,具有寻北精度高及稳定性好等优点,在军事和民用领域都得到了一定的应用。为了实现激光寻北仪的高精度指标,传感器参数标定的准确性至关重要,但由于转台精度的限制,影响传感器参数的标定,造成激光寻北仪寻北精度的下降。该文对基于转台的标定进行了研究,采用系统级标定方法,通过建立标定参数误差补偿模型,利用卡尔曼滤波收敛参数,得到更准确的标定参数。最后,对激光寻北仪进行了系统级的标定,通过静态寻北实验表明了标定误差补偿法的有效性,保证了高精度激光寻北仪的寻北精度。     

光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析

在建立光纤陀螺（FOG）寻北仪误差模型和FOG误差模型的基础上，从理论上分析了FOG和加速度计的零偏、FOG零漂、地速和地磁场随方位的变化等对FOG、FOG寻北仪的影响以及FOG寻北仪产生多位置寻北误差的原因，并提出了减小多位置寻北误差的方法。最后，在FOG寻北仪中进行了实验，实验证明了理论分析的正确性和所采用的方法的有效性。     

Ψ型四位置寻北仪方案

在传统四位置寻北方案基础上,针对光纤陀螺寻北仪提出了一种新的转位方案,将传统水平面内相互垂直转动寻北改为Ψ型转动寻北。相对传统转位方案,不仅保持了原有的优势,同时能够减少25%的转位时间。在不同情况下,通过巧妙的公式构造和选取对应位置下的陀螺输出,能有效避免光纤陀螺死区造成的寻北误差,并且可以提高某些特定角度范围的寻北精度。     

陀螺寻北仪大偏北角粗寻北方法

为实现陀螺寻北仪在大偏北角情况下粗寻北,在大偏北角情况下,该文分别对不跟踪和跟踪状态下的陀螺运动特性进行分析后,针对陀螺运动特性,提出不跟踪及跟踪状态下的两种大偏北角的粗寻北方法,并分析了两种粗寻北方法;最后,对跟踪状态下的大偏北角粗寻北方法进行试验验证,分析了方法的有效性及寻北精度不足的原因,并根据分析结果提出设计高精度伺服系统的必要性。     

基于旋转调制技术的高精度陀螺寻北仪

陀螺动态寻北算法目前普遍采用动态测试结合数据拟合的方法,针对此方法处理动态测试数据存在去噪效果不强、数据存储运算量大的缺点,提出一种基于互相关函数消噪的快速动态寻北方案,推导了寻北原理公式.该方法先利用连续恒速的机械旋转将激光陀螺和加速度计的输出信号调制成一定频率的三角调幅波;然后,根据互相关函数同频相关,不同频不相关的性质,取两路相同频率的基准信号分别计算与陀螺和加速度计输出信号的互相关函数,以消除惯性器件漂移和噪声对寻北精度的影响.仿真结果表明,新算法可实现全姿态下的高精度陀螺寻北,30 s的方位角和姿态角误差小于0.01.寻北实验结果表明,该算法对惯性器件测量过程中的各类噪声有很好的抑制作用,5 min寻北标准差达到32.7,基本满足高精度寻北的需求.     

高精度动调陀螺寻北仪优化设计

陀螺的漂移和随机误差是影响动调陀螺寻北的主要因素。提出了三位置寻北方案,消除了陀螺漂移对寻北的影响。准备时间、采样时间、低力矩维持电压和堵转时间等参数设置会直接影响寻北时间和寻北精度。通过实验数据设置合理的参数可减小陀螺随机误差。实测结果表示寻北精度从0.2°提高到0.05°。     

用于改善捷联寻北仪抗动态干扰能力的小波消噪法

文章基于小波变换的消噪原理，结合待测信号的特点，创造性地提出一种适用于捷联寻北仪的小波消噪法。由于陀螺和加速度计输出的有用信号为平稳信号，不存在能被小波检测出的奇异性，因此对李氏指数大干零的干扰，用模极大值进行检测，并把模极大值用其左右相邻的几个非模极大值的平均值替代，滤去干扰：对李氏指数小于零的干扰采用软阈值法滤噪。该方法可显著提高捷联寻北仪抗动态干扰的能力。     

基于V/F变换的高精度寻北仪信号处理系统设计

为提高寻北仪精度,设计了基于V/F变换的数据采集及信号处理系统。陀螺输出的微弱信号通过解调放大电路、专门的V/F变换电路和基于FPGA的信号处理电路,配以软件滤波算法,最终得到较精确的数据采集和处理结果。试验结果表明,该方法能有效去除陀螺输出信号中的噪声,采集的数据用于寻北仪解算能够得到精度较高的寻北结果。     

寻北仪软件的模块化设计

在寻北仪产品调试过程中，在具备硬件环境的前提下，软件成为系统的灵魂，它实现了系统控制、数据采集、信息处理。文章对寻北仪软件的模块化设计及实现进行了详细的讨论，给出了软件数据流图转换为软件模块图的方法。实践证明，采用软件的模块化设计，加快了不同型号的寻北仪产品软件设计周期，为产品的可调试性、可维护性和可升级性提供了保证。     

光纤陀螺寻北仪误差系统分析

为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高.     

压电陀螺的一种校零方法及应用

零位重复性问题是实现陀螺快速启动的关键技术之一,该文基于压电陀螺的自身特性介绍了一种动态校准陀螺零位的方法,其校准原理简单,实现方法经济、快捷,适于批量型生产应用。论文以DMU3X型压电陀螺的零位校准为实例,讨论该动态校准方法的具体原理,分析了应用这种方法的优点及需要注意的问题。     

CS6A-60型压电陀螺动态校零研究

阐述了针对ＣＳ６Ａ－６０型压电陀螺开发的动态校零技术，分析了校零原理及误差主要来源，并论述了采用单片机实现动态校零和误差补偿的技术方案和试验结果。该校零技术有效地提高了ＣＳ６Ａ－６０型压电陀螺的零位重复性和稳定性，不影响陀螺的其他特性，成功地应用在机载雷达控制系统中。     

压电陀螺漂移的动态补偿

提出一种基于模糊推理的压电陀螺动态漂移补偿方法，设计了智能漂移补偿器。该补偿器通称在载体运动的复杂环境中对随时间变化的压电陀螺漂移作动态补偿，在三套应用系统上进行了实验，将陀螺漂移减小了２个数量级。     

压电陶瓷动态应用的新型驱动电源研究

在分析现有直流放大压电陶瓷驱动电源原理及其局限性的基础上,提出了一种新型的压电陶瓷驱动电源,并给出了详细的电路原理图。对压电陶瓷进行的动态驱动实验表明,在输入为三角波、方波等动态信号,该驱动电源可以很好的跟限输入波形的变化,显示出优异的动态性能,可以满足科研实践中提出的需求。     

一种压电陶瓷执行器动态驱动电源

针对压电陶瓷执行器呈现强容性负载的特性,该文研究了基于误差放大原理的压电陶瓷执行器动态驱动电源,提出采用高压运算放大器结合准互补对称功率放大电路构成的输出级以提高驱动电源的输出电压范围的方法和采用多组准互补对称功率放大电路构成的输出级并联以提高输出峰值功率的方法。通过对实际电路的测试表明,采用上述方法开发的压电陶瓷执行器动态驱动电源不仅输出功率达270 W,且具有良好的静态性能。     

压电陀螺的温度补偿技术研究

压电陀螺的零位温度漂移是实际应用中必须解决的关键技术问题之一,对产品的工程应用具有重要意义.该文采用电路和软件相结合补偿漂移的技术,对压电陀螺的零位稳定性随温度漂移进行补偿.实验表明,在-40～+60℃的温度变化范围内,陀螺零偏均方根误差由1.08(°)/s降为0.07(°)/s.     

利用压电陀螺的自行压制武器复位系统研究

介绍了利用压电陀螺设计的捷联式三自由度位置陀螺,测量出大口径自行压制武器发射引起的变位,通过解算模型,求出修正量,从而保证了射击线稳定的自动复位系统。     

小型低成本压电陀螺组合信号校正模块的研制

设计了高性能低运算量的椭圆低通数字滤波器，采用新型单片机，合理设计信号调理电路，研制成功了小型低成本三轴压电陀螺组合的信号校正模块，提高了敏感器件的利用率，拓宽了压电陀螺的应用。     

压电陶瓷驱动器动态非线性建模与实验分析

针对谐振型压电陶瓷驱动器的动态非线性,建立了一个数学模型来定量描述驱动器输入与输出的非线性关系,借此可以定量分析其动态非线性的大小;并利用此模型对PZN－PZT悬壁梁式双晶片变曲驱动器动态非线性进行了实验分析,实验结果表明此模型对驱动器动态非线性定量分析效果良好。     

电极层对压电微悬臂梁动态性能的影响

采用解析方法就电极层对压电微悬臂梁动态性能的影响进行了研究,并得出结论:当弹性层、压电层与电极层的厚度比值较大时,可忽略电极层对压电悬臂梁横向位移及谐振频率的影响。当各层的厚度都在微纳米量级时,电极层的影响不容忽视;同时,微纳尺度下该解析方法的适用性还有待进一步研究。这些对微纳尺度下压电悬臂梁的设计及应用都有一定的指导作用。