陆用捷联式静电陀螺找北仪的研究

陆用找北仪应用广泛，它利用静电陀螺仪作为敏感元件组成捷联式找北仪，不仅结构简单，而且可以获得极高的找北精度。基于静电陀螺仪的特点，本文提出采用天文导航算法对方位角估计方法进行研究，并对方位角估计误差进行分析指出，利用实测高度角和计算高度角之差对陀螺漂移进行实时估计和补偿可以提高方位角的估计精度。     

陀螺寻北仪二位置寻北方案

讨论了挠性陀螺寻北仪二位置寻北方案。二位置寻北方案是利用陀螺仪敏感在相差180°的两个方向上的地球自转角速率分量,准确解算出地理真北方向与陀螺轴向的交角,从而实现寻北的方案。该方案利用转位对消了陀螺的常值漂移,因此,大大降低了对陀螺精度的要求,已经成功的应用于我所研制的CFN系列寻北仪中。实践证明:对于双轴陀螺采用二位置寻北方案易于实现,精度较高。     

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′。     

基于矢量调制法的寻北仪

基于矢量调制法原理,介绍了一套寻北仪设计方案,并详细叙述了该仪器的物理实现方法和算法原理。对影响其精度的主要因素作了详细分析,仿真计算和实验验证了上述理论分析的合理性,并解算出较高精度的测量结果。     

基于星体跟踪器的天文找北系统

以星体跟踪器为基础，设计了一种天文找北系统。介绍了天文找北系统的结构和工作原理，对找北系统的精度进行了分析。分析表明：天文找北系统结构简单，精度高，对外部误差源不敏感。     

光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案

介绍了光纤陀螺寻北的基本原理,分析了基座的倾斜误差对寻北精度的影响。基座平面绕垂直于陀螺轴的倾角将直接引起一个同样量级的方位角测量误差,从而在较大程度上影响寻北精度。基座平面绕陀螺轴的倾角对方位角测量的影响小,在一些寻北精度要求不高的场合,可以忽略该倾角的影响。最后介绍了光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案。二位置寻北方案利用光纤陀螺对相差180°的两个方向上的地球自转角速率水平分量的敏感,精确地解算出地理真北方向与陀螺轴向的夹角。系统简单,比较容易实现。     

正交检测技术在光纤陀螺寻北仪中的应用

寻北仪在军事和民用等领域发挥着重要的作用,为了短时间内提供载体航向信息,设计了一种动态捷联式寻北仪.系统主要由一个单轴光纤陀螺、一个石英加速度计和一个旋转平台组成.在静基座条件下,使旋转平台绕垂直轴恒速单向旋转,通过对陀螺和加速度计输出数据的动态特性进行分析,设计了基于正交检测技术的快速寻北方案,能有效抑制惯性元件的漂移噪声,并且旋转平台可以免去复杂的调整水平过程.仿真结果表明,寻北仪转速设置为3(°)/s,在120 s 内给出载体航向信息,精度优于30″,同时也能输出一定精度的水平姿态信息.     

非陀螺找北系统的计算机仿真研究

阐述了对设计的一种非陀螺找北系统进行计算机仿真的原理、方法。提出了降低系统噪 声影响、提高估计精度的多位置采样和多周期平均算法，并通过仿真对其算法原理进行了验 证。仿真程序采用多线程技术，实现了实时测量，缩短了系统反应时间。     

激光陀螺快速寻北仪的研究

采用激光陀螺作为敏感元件，研制了一套小型、快速、高精度寻北系统。其基本原理为利用地球自转角速度在陀螺敏感轴方向上的分量随敏感轴与真北方向夹角变化的规律来确定北向。并在该基本原理的基础上，建立了数学模型，得出了计算表达式；然后对测得数据进行曲线拟合，得到拟合系数，进而求得激光陀螺敏感轴与北向的夹角，确定北向。     

数字信号处理技术在陀螺多位置寻北仪中的应用

在分析陀螺多位值寻北仪工作原理的基础上，采用求平均值和数字滤波处理陀螺输出数据，并比较了寻北结果重复性。试验表明：数字滤波后寻北精度明显提高。为进一步提高寻北精度，比较了数字滤波、AR(2)模型、小波滤波和Kalman滤波四种信号处理方法。结果表明：数字滤波、AR(2)模型和小波滤波均可以提高陀螺输出信号重复性，小波尺度重构出来的信号方差比原始信号方差降低一个数量级，Kalman滤波器使陀螺输出重复性提高30倍。由于这些方法使陀螺输出更加平稳，因而有利于提高指北仪最终寻北精度。     

一种有效的车载寻北仪数据处理方法

提高车载环境下寻北仪的精度是目前的一个热点和难点问题。文中针对捷联式寻北仪的工作环境特点，提出了一种基于α-β滤波和滑动均方差相结合的数据处理方法。对实际测试数据处理的结果表明，该方法能够简便而有效地抑制动态扰动，提高了寻北仪的精度。     

一种车载数字式陀螺寻北仪的研究

－本文介绍一种适合车载雷达等使用的数字式寻北陀螺仪。它立足于国内的现有条件，以计算罗经原理为基础，采用双位置力反馈平衡法和补角修正技术用以消除陀螺常值漂移的影响和在全方位上提高方位角的计算精度。     

单自由度磁浮陀螺寻北仪的控制及分析

提出了一种结构简单的新型磁悬浮寻北仪,建立了电磁轴承约束的单自由度陀螺罗盘的数学模型,讨论了陀螺框架轴在弹性约束下偏离铅垂方向对寻北精度及定向时间的影响。采用动态补偿器使磁浮轴承系统稳定工作,并通过适当选取控制策略,有效地降低了由于框架轴运动而造成的寻北误差,并解决了可能出现的转子轴轨迹发散的问题。仿真结果表明,该磁悬浮寻北仪具有明显优于现有寻北仪的性能,当寻北时间为40 s时,定向误差小于2.3081×10?11 rad。     

用自动划痕仪测定硬质镀层的结合强度

作者利用自制的自动划痕试验仪对通过等离子增强化学气相沉积法(PECVD)制备的TiN和TiC镀层进行了划痕试验,考察了底材硬度、镀层厚度、镀层硬度、加载速率、划痕速度及压头(亦称划针)、与镀层间的摩擦状况等因素对表征镀层结合强度的临界载荷的影响。结果表明,临界载荷随底材硬度及镀层硬度的增加而增大,镀层厚度存在一个最佳值,在此值下的临界载荷最大,当加载速率高于100N/min时,临界载荷基本不再受其影响,临界载荷与划痕速度无关,镀层上覆盖固体润滑剂可使临界载荷增大,而覆盖纯油对临界载荷没有影响。     

陀螺寻北仪中测量信号的在线建模与滤波

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。     

寻北仪中光纤陀螺斜坡漂移估计与比较

寻北仪中光纤陀螺信号中的斜坡漂移是影响寻北精度的因素之一。对信号中的斜坡漂移部分,采用抗差估计拟合其系数再对其进行补偿;对信号中残留的噪声项以及干扰项,在不同情况下比较了直接平均、抗差估计和小波滤波三种方法的处理效果。算例结果表明:对信号中的斜坡漂移进行补偿,可以显著提高寻北精度;当无异常干扰时,采用小波滤波效果较好;当有异常干扰时,采用抗差估计效果较好。     

加速度计指北技术研究

在研究加速度计指北系统工作原理的基础上，给出了实现条件。利用离心机、加速度计测试哥氏加速度可判别出东西方向。     

基于动调陀螺的单轴平台寻北仪及其误差分析

针对实验中发现的某寻北仪方位漂移与固定该寻北仪的载体的初始方位近似成180°周期函数关系的现象,基于动调陀螺单轴平台寻北仪的基本工作原理,导出了陀螺漂移对寻北仪方位稳定性产生影响的微分方程,并就陀螺漂移的各种不同情况对寻北仪方位稳定的影响进行了仿真分析。结果表明陀螺漂移是导致寻北仪系统出现此现象的原因。     

一种新型的自动偏光系统——调制自动光测弹性仪测量原理

光调制自动光测弹性仪,能对平面光弹模型(包括三维冻结切片)上待测点的主应力方向α和主应力差(σ_1-σ_2)进行逐点自动采集、处理。可计算截面的σ_x、σ_y、τ_(xy),并实时显示、打印、绘图。它测量速度快,精度高,结果可靠。     

遥测自动云纹引伸仪——实时位移测量系统

云纹法是一种新的位移场或应变场测试技术，本文采用云纹法论述的遥测自动云纹引伸仪系统包括云纹引伸仪、位移信息转换和传输装置以及显示接收监测台。由于采用了轮形光栅从而使引伸仪突破了传统的测量限制，从理论上讲，量程可达无穷大。