气压高度表的电磁兼容性分析与设计

针对惯性导航系统的重要组成部件之一气压高度表,从电源线传导发射和电场辐射发射两个方面进行了电磁兼容性分析,并提出了相应的电磁兼容改进措施。测试结果表明:经过电磁兼容设计后的气压高度表在电源线传导发射和电场辐射发射两个方面都符合国家标准。     

激光陀螺捷联惯导减振系统动力学建模与仿真

由于激光陀螺固有机抖频率的存在,以及导弹运输、装卸、发射与飞行过程经历的动态环境中振动、冲击、过载等激励,导致激光陀螺在导弹上使用输出精度差。应用多体系统传递矩阵法,建立了激光陀螺捷联惯性测量组合减振多体系统动力学模型,分析激光陀螺固有抖动和导弹振动冲击对激光陀螺输出精度的影响。通过对减振系统动力学模型进行仿真,获得了激光陀螺抖动和导弹冲击环境下激光陀螺捷联惯性测量组合减振系统动态响应。该仿真结果为激光陀螺捷联惯性测量组合减振设计提供理论依据,该分析方法为激光陀螺捷联惯组在导弹上应用提供理论基础。     

无陀螺捷联惯性导航技术

无陀螺捷联惯性测量装置与传统捷联惯导系统的主要区别是角速度的获取方式不同,角速度的解算精度是无陀螺捷联惯性导航系统的核心问题,决定了系统的性能及实际应用的可行性。本文剖析了无陀螺捷联惯性测量装置的误差来源,建立了无陀螺捷联惯性导航系统角速度解算数学模型,并重点探讨了加速度计元件误差对角速度解算精度的影响。进行了无陀螺捷联惯性测量装置试验,结果表明,尽管计算误差较大,但无陀螺捷联惯性测量装置可以反映出运动平台的角运动规律,实际应用中对加速度计精度和计算机速度要求较高,另外应寻找更好的算法尽量补偿角速度解算误差。     

捷联惯性测量组合标定的仿真研究

本对卡尔曼滤波在捷联惯性测量组合标定中的应用进行了研究,提出了一种辨识激光陀螺和加速度计静态误差的在线正交标定方案,并在不同滤波条件下了仿真验证,结果表明这是一种比较有效的误差标定方法。     

多凹点滤波器在LINS中的应用

分析了激光捷联惯性导航系统中的激光陀螺频谱特性,指出激光捷联惯性导航系统中三个激光陀螺的抖动频率会互相干扰。提出一种多凹点有限冲击响应低通滤波器频域设计方法,通过指定三个抖动频率点幅值为小量,在幅频特性曲线上产生三个凹陷点。该滤波器采用标准滤波算法,同时实现了对激光捷联惯性导航系统三个激光陀螺的滤波和机抖信号的陷波。给出了一个24阶多凹点滤波器设计实例,幅频特性分析说明,由于三个陷波点的集中,该滤波器还可以在机抖频率可能存在的频段上,提供额外的80 d B以上的衰减,可防止激光陀螺抖动频率漂移后陷波性能下降。试验结果表明,多凹点滤波器输出数据波动幅度比原激光捷联惯性导航系统使用的滤波器结果减小5~8倍,三轴摇摆试验的导航精度也有一定提高。     

惯性平台系统火箭橇试验数据处理方法

火箭橇试验具有产生大过载、高速度、强振动和冲击等综合条件的能力,可以在综合环境条件下对惯性测量装置的功能和精度进行验证.针对惯性平台系统开展了3 km火箭橇轨道的功能验证试验,对振动传感器的数据进行了过载分析和振动量级的谱分析.研究了惯性平台系统火箭橇试验后的数据处理方法,包括振动传感器对橇体运行的过载和振动量的分离方法,遮光板光电组件的位置和速度微分方法,以及惯性平台系统的导航算法等,并通过数据比较,对惯性平台系统的性能和功能进行评价.由于遮光板外测系统的采样时间和观测量与捷联惯性测量装置不同,还探讨了试验后观测信息之间的转换、同一时刻不同信息数据的比较等数据处理方法,通过数据比较验证了惯性平台系统在火箭橇试验时的功能正常.该研究对惯性平台系统进一步开展精度验证和误差系数的分离奠定了基础.     

基于降维滤波器的SINS快速初始对准算法（英文）

引入惯性元件信息观测的初始对准方法能够快速提高SINS的对准速度,但同时存在滤波计算量大、系统噪声与观测噪声相关以及观测值中的高频噪声影响滤波精度的问题。针对这些问题提出了一种捷联惯导快速初始对准降维滤波器设计方法,通过剔除不可观测量和合理选取状态量以降低状态方程维数,并推导了观测方程,在采用低通滤波器对惯性器件原始信息预处理基础上应用噪声相关下的Kalman滤波进行状态估计。理论分析和试验结果表明,新方法提高了对准速度,减少了计算量,水平姿态角收敛速度提高了90%,计算量减少了83.33%,并可有效抑制高频噪声对状态估计的影响。     

捷联惯性测量组合误差系数的软件补偿法研究

针对捷联惯性测量组合误差的数学模型,提出了惯性组合误差补偿的计算方法,推导了计算过程,得到了陀螺和加速度计误差补偿公式.通过补偿计算,能够得到弹体在采样时间间隔内运动的视速度增量和角增量.该算法能够满足应用的精度要求,对捷联惯性测量系统的误差补偿有一定的有效性和可行性.     

激光与材料相互作用研究中的气体物理学

强激光辐照材料时,烧蚀蒸气吸收部分或全部激光辐射,成为部分离化等离子体.它的传播称为激光支持的吸收波(LSAW).LSAW屏蔽入射激光,同时发射易被材料表面吸收的短波长辐射.研究这些过程,可用辐射流体力学描述蒸气的运动。为了求解辐射流体力学方程,必须利用气体物理力学方法,算出蒸气的状态方程和不透明度.本文对涉及的一些气体物理力学问题,进行了概略介绍.      

系泊状态舰载捷联惯导初始对准算法设计

系泊状态下舰船因风浪影响而产生摇摆,陀螺输出信息中信噪比很低,地球自转角速度信息难以提取出来,从而给舰载捷联惯导的初始对准带来困难.针对这一问题,研究了摇摆状态下捷联惯导系统的初始对准技术,基于舰载武器特点建立了捷联惯导系统在系泊状态下的误差模型,采用卡尔曼滤波和自适应滤波进行精对准,并根据摇摆频率与地球自转角速度频带的不同设计了巴特沃思低通滤波器对惯性器件的输出信息进行预滤波,从而一定程度上隔离舰船晃动.理论分析和仿真结果表明,该方案能有效地解决舰船系泊状态下捷联惯导系统的初始对准问题,而且具有较高的精度,研究结果对舰载捷联惯导初始对准具有一定的参考价值.     

基于微机械陀螺的MIMU关键技术

针对基于微机械陀螺的MIMU关键技术，对其进行研究和解决。参加美国JDAM性能指标和导航精度要求，计算陀螺性能参数：采用多级大容量的滤波器及有源电流限制电路，同时电源的输入端接入EMC滤波器，以提高电磁兼容性，并能抵抗浪涌和拉偏的能力；DSP实现信号实时采集，采用高次多项式拟合预处理去除数据野值；根据GJB729评估方法，利用利用蒙特卡罗方法仿真进行精度评估；最后按照GJB813进行可靠性分析。     

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。     

数字机械抖动控制的一种改进方案及噪声注入方法

数字机械抖动控制是机抖激光陀螺小型化发展的关键技术,有必要对其进行详细探讨。与模拟机械抖动电路的正弦波驱动方式不同,数字机械抖动电路采用方波驱动方式,具有其特殊性,本文主要关注数字机械抖动控制系统的两大关键问题,抖动效率问题和随机噪声注入问题。首先,在介绍抖动机构传递函数的基础上,分析了数字抖动控制原理,指出由于附加相位导致谐振频率偏离进而影响抖动效率的问题,基于此提出了通过移相来保证高抖动效率的方法;文中还关注数字抖动系统注入随机噪声的方法,经过计算,指出了向数字抖动控制系统注入抖动随机噪声的特殊性,并给出了一种利用软件对随机数进行处理以注入随机噪声的方法。实验结果表明,经过改进的数字机抖控制回路能够保证陀螺抖动在谐振点且抖动效率提高30%,同时采用新方法注入的抖动随机噪声保证陀螺消除动态闭锁误差。     

Nonlinear Multigrid Methods for Numerical Solution of the Unsaturated Flow Equation in Two Space Dimensions

Picard and Newton iterations are widely used to solve numerically the nonlinear Richards’ equation (RE) governing water flow in unsaturated porous media. When solving RE in two space dimensions, direct methods applied to the linearized problem in the Newton/Picard iterations are inefficient. The numerical solving of RE in 2D with a nonlinear multigrid (MG) method that avoids Picard/Newton iterations is the focus of this work. The numerical approach is based on an implicit, second-order accurate time discretization combined with a second-order accurate finite difference spatial discretization. The test problems simulate infiltration of water in 2D unsaturated soils with hydraulic properties described by Broadbridge–White and van Genuchten–Mualem models. The numerical results show that nonlinear MG deserves to be taken into consideration for numerical solving of RE.     

几种差分格式对于流体弹塑性模型的适应性分析

通过模拟弹性介质和流体中的强间断传播,分析了守恒元/解元(CE/SE)、立方插值伪质点法(C IP)、R oe格式以及二阶G odunov方法(MU SCL)四种格式对流体弹塑性问题的适应性,发现CE/SE方法和MU SCL方法较为优越。利用CE/SE方法模拟了爆炸焊接形成的波状界面问题,印证了CE/SE方法在处理流体弹塑性问题上的优越性。     

激光陀螺漂移的数据建模和滤波

在对激光陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上,采用卡尔曼滤波算法对激光陀螺的漂移数据进行了处理,并用频谱分析和Ａｌｌａｎ 方差分析的方法,对滤波的结果进行了分析,表明此方法能有效地提高激光陀螺的精度。     

Backlighter development at the National Ignition Facility (NIF): Zinc to zirconium

K-shell X-ray emission from laser-irradiated planar Zn, Ge, Br, and Zr foils was measured at the National Ignition Facility for laser irradiances in the range of 0.6–9.5 × 10¹⁵ W/cm². The incident laser power had a pre-pulse to enhance the laser-to-X-ray conversion efficiency (CE) of a 2–5 ns constant-intensity pulse used as the main laser drive. The measured CE into the 8–16 keV energy band ranged from 0.43% to 2%, while the measured CE into the He-like resonance 1s2–1s2p(1P) and intercombination 1s2–1s2p(3P) transitions, as well as from their 1s2(2s,2p)l–1s2p(2s,2p)l satellite transitions for l = 1, 2, 3, corresponding to the Li-, Be-, and B-like resonances, respectively, ranged from 0.3% to 1.5%. Absolute and relative CE measurements are consistent with X-ray energy scaling of (hν)^?3 to (hν)^?5, where hν is the X-ray energy. The temporal evolution of the broadband X-ray power was similar to the main laser drive for ablation plasmas having a critical density surface.     

Experimental studies of the protective properties of flat shock-wave shields in water

An experimental method is presented and an experimental study is made of the protective properties of flat shields for a series of materials of specific thicknesses. The decay factors of the materials are determined, and the characteristics of shock-wave loads which have passed through the shield are examined. S. P. Timoshenko Institute of Mechnics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, Ukraine. Translated from Prikladnaya Mekhanika, Vol. 35, No. 3, pp. 99–102, March, 1999.     

Active notch filters for extending frequency response of accelerometers

The useable frequency range of lightly damped accelerometers is limited to 0.2 of their mounted natural frequency for amplitude distortions of less than 5 percent, while phase distortion is not a major problem until near resonance. There have been situations where the measured motion contains unforeseen high-frequency components which are distorted due to the accelerometer transfer function. There are several ways to overcome amplitude distortion of the higher-than-anticipated frequency components: (1) change instrumentation to an accelerometer which has a higher natural frequency, (2) establish data-analysis techniques which will account for the amplitude distortion, or (3) set up a notch filter circuit which has a transfer function that is the reciprocal of the accelerometer transfer function. The objective of this paper is to present several such circuits and to discuss what happens when the transfer functions are mismatched as to natural frequency of the accelerometer vs. the center frequency of the filter and accelerometer damping vs. filter damping. The results show that the useful frequency range of the accelerometer can be extended to near resonance if (a) the accelerometer-mounted natural frequency and the filter center frequency are matched within ±2 percent and (b) the damping ratios are matched within a factor of two.     

Time-resolved spectral-line-filtered velocimetry

Measurements were obtained with a velocimeter that simultaneously illuminates the particulate in a flow with argon and He–Ne lasers and the scattered light is passed through a carefully controlled iodine filter. The iodine cell absorbs the argon emission at a rate proportional to the velocity of the scattering particle, while the absorption of scattered He–Ne light is independent of velocity. A tunable acousto-optic filter is used to multiplex the argon and He–Ne signals collected from a single photodetector. The problem of detector alignment in conventional Doppler global velocimetry is thus avoided. Experimental results on a scattering disk and an axisymmetric jet are presented and compared with laser Doppler anemometry measurements. Received: 7 March 2000/Accepted: 5 January 2001