光纤陀螺温度漂移多变量模型研究

—温度漂移大是光纤陀螺进入工程应用所面临的最大难题之一。本文采用软件手段，通过对光纤陀螺温度漂移测试数据的分析，建立了光纤陀螺温度漂移的多变量自回归数学模型。此数学模型于实际情况具有很好的吻合性，不仅具有理论意义且具有实用价值，为解决光纤陀螺的温度漂移奠定了基础。     

涡流无损检测温度影响研究

增材制造是一种先进的金属制备方法，能够极大满足个性化的制造需求。制造过程中由于工艺原因可能会出现裂纹等典型缺陷。涡流无损检测对于增材制造结构件的裂纹缺陷是一种潜在的有效评价手段。在增材制造过程中，构件残余热会影响检测效果，需要开发抑制温度影响的涡流信号处理方法。基于以上背景，本研究开展了以下工作：(1)对涡流检测信号受温度影响的机理进行了详细分析，包括涡流检测信号温漂的影响因素以及这些因素随温度的变化规律。(2)基于数值计算验证了涡流检测信号的温漂规律。(3)搭建了涡流检测实验平台，通过该平台进行实验发现，待测导体温度越高缺陷信号越小。(4)针对自激自检探头信号温漂难题，设计了双探头差动补偿形式，开发了涡流信号间接差分信号处理方法。(5)使用上述差动补偿形式和信号处理方法，达到了减弱涡流信号漂移、提高涡流信号信噪比的目的。     

陀螺仪温度模型建模方法介绍

本文简单介绍陀螺温度特征试验系统及陀螺仪温度模型的建模方法。陀螺在温度试验箱内，温度范围为—４０℃～＋６０℃，用１１个温点进行六位置试验及速率试验。根据测试数据，建立陀螺常值漂移、标度因数及与ｇ有关项漂移系数的温度模型。模型采用一元线性回归方程，对建模结果进行了分析和讨论，并对今后的工作提出一些设想。     

基于温度变化Fourier展开的惯导航向效应补偿

航向效应对高精度空间稳定平台式惯性导航系统具有致命的影响。根据系统变航向导航试验数据,分析了变航向引起温度及平台漂移变化的作用机理,讨论了平台漂移变化与温度变化的相关性,进而提出基于温度变化Fourier展开的航向效应补偿方法。采用滑动最小二乘拟合导航误差的方法提取平台常值漂移的变化,并以此为观测量标定平台漂移的温度系数。最后,利用多组变航向试验数据对所述补偿方法进行验证,结果表明:平台常值漂移变化与温度变化基波分量的幅值具有强相关性,该补偿方法可将温度变化引起的航向效应误差降低40%~90%,具有较强的工程应用潜力。     

BP混沌混合神经网络在光纤陀螺温度漂移预测中的应用

提出使用BP混沌混合神经网络建立FOG温度漂移模型的方法.该方法在BP算法中采用了改进型Logistic-Map映射生成的混沌变量,能够避免陷入局部最小,可迅速达到全局最优.应用该方法分析某型FOG温度漂移实测数据,结果表明其具有良好的预测效果.     

车载RINS方位陀螺温度漂移模型在线修正方法

方位陀螺漂移是影响车载旋转调制惯性导航系统（RINS）精度的重要因素。针对长期使用中方位陀螺温度漂移模型逐渐失效而导致补偿效果下降的情况,提出了一种基于遗忘因子最小二乘的车载RINS方位陀螺温度漂移模型在线修正方法。利用车载实验中停车阶段的速度作为量测,通过Kalman滤波器对方位陀螺漂移进行估计,之后采用遗忘因子最小二乘对陀螺漂移模型进行在线修正。仿真结果表明所提出的方法可以对陀螺漂移模型进行有效修正。车载导航试验表明,车载RINS系统工作一年以上的时间后,利用所提方法对初始的漂移模型修正后,导航过程最大径向位置精度可提升78%,验证了所提出的方法的有效性。     

优化BP神经网络的光纤陀螺温度漂移建模与补偿

光纤陀螺(FOG)温度漂移误差是影响其输出精度的主要误差源之一。针对基于传统BP神经网络FOG温度误差补偿方案适用性较差的问题,提出了优化预测数据的BP神经网络补偿算法,利用最优线性平滑技术以及滑动平均技术对神经网络待补偿数据进行预处理,可以有效减小FOG输出白噪声对温度漂移网络模型补偿精度的干扰,优化神经网络模型的补偿效果。使用FOG温度漂移实测数据对所提出的优化算法进行验证,结果表明利用本文提出的两种建模及补偿方案进行补偿后的FOG温度漂移数据标准差相比传统BP神经网络补偿方法减少50%以上。     

光纤陀螺敏感线圈的温度漂移特性与绕圈技术研究

敏感线圈的热非互易性是引起光纤陀螺温度漂移的重要因素之一，因而人们多采用四极对称技术（ＱＡＤ）绕制光纤线圈。本文结合光纤陀螺研制中的实际状态，对Ｍｏｈｒ温度模型进行了修正和推广，研究了非理想ＱＡＤ环圈结构的温度漂移特性。这对于光纤陀螺及其环圈的优化设计具有指导意义。     

一种基于多尺度和改进支持向量机的光纤陀螺温度漂移建模与补偿方法

为了提升光纤陀螺温度漂移模型建模的准确性及补偿的效果,提出了一种基于改进支持向量机的多尺度建模和回归方法。首先分析了造成光纤陀螺温度漂移的关键因素,给出了建模的属性参数和温度试验。然后根据经验模态分解得到的本征模态函数排列熵的变化趋势,得出了回归精度和熵之间的变化关系,进而提出了基于信号分解的多尺度回归方法。为了提高上述多尺度回归算法的适应性,在传统支持向量机的基础上,提出了基于组合核函数的支持向量机回归算法,以适应不同特性的回归数据集。为了进一步提高回归精度,基于降低回归数据复杂度的分段回归思想,在上述多尺度回归的基础上提出了双-多尺度回归,并验证了方法的有效性。最后,将提出的算法以实际的光纤陀螺温度漂移数据进行验证,结果表明,相比于传统的支持向量机和反向传播神经网络具有更好的回归精度,温度漂移模型也更加精确,以均方误差指标为例,回归精度提升了两个数量级。     

MEMS加速度计温度漂移仿真分析

温度漂移是影响高精度、高稳定性MEMS加速度计整体工作性能的关键参数。采用有限元方法,建立了三种不同材料组合的MEMS"三明治"加速度计三维结构模型,开展热-应力耦合场仿真分析,并通过提取加速度计差动电容变化量及其变化率对温度漂移进行量化表征。结果显示,以带有薄层玻璃的单晶硅圆片作为器件盖板及衬底,并以其薄玻璃层作为绝缘层是最优的加速度计材料组合。进一步分析表明,盖板及衬底厚度达到500μm,加速度计差动电容变化率曲线趋于稳定,继续增大盖板及衬底厚度对于优化温度漂移性能无显著作用,研究结果为高性能MEMS加速度计设计提供了技术支撑。     

The calibration of (multi-) hot-wire probes. 1. Temperature calibration

We study the performance of the classical relation for the correction for ambient temperature drift of the signal of a hot-wire anemometer and the influence of practical assumptions. It is shown that most methods to estimate the operational temperature via the temperature/resistance coefficient lead to underestimation of the operational temperature and thus to overcorrection of signals for temperature drift. We found that, in the presence of a sensible heat flow, temperature fluctuations cannot be sufficiently removed from the hot-wire signal when one relies on temperature/resistance coefficients from literature. When only slow temperature drift is involved, most literature values give a satisfactory temperature correction, but this depends on the specific combination of a probe and a literature reference. Therefore it is generally advisable to calibrate the value. A method that uses a ratio of (measured) resistances as a function of temperature, which does not require estimation of the operational temperature of the wire, is shown to depend crucially on a parasitic resistance of a few tenths of an ohm. This parameter can be found by optimizing its value using data from a collection of velocity calibrations at different temperatures. This additional calibration alone suffices to estimate the operational temperature of the wire via optimization. A quick calibration procedure (15 min) is proposed and tested.     

AR模型在动力调谐陀螺仪漂移补偿中的应用

根据静基座上动力调谐陀螺仪的漂移特性，运用时间序列分析方法建立了动力调谐陀螺仪随机漂移的时序模型，提出了一种动力调谐陀螺仪漂移自适应实时控制补偿方法。文中详细介绍了ＡＲ模型参数估计算法，列举了采用ＡＲ（２）模型进行漂移自适应补偿的实验数据，证明了该方法的可行性。     

新型陀螺经纬仪用光电转角检测装置的设计与实现

介绍了基于精密线阵CCD传感器的光电转角检测装置的工作原理、设计方法、软硬件构成及对数据处理的分析,并介绍了系统在宽温工作条件下对温漂的数字校正技术。     

复杂温变环境下的激光陀螺零偏补偿方法

在高精度捷联惯导系统中,激光陀螺零偏随温度的变化往往不能忽略.基于不同温变环境下的激光陀螺零偏测试实验,分析了激光陀螺的零偏温度漂移特性,研究了陀螺零偏与温度变化、温变速率和温度梯度之间的相关关系,说明了在复杂或快速的温变环境中,激光陀螺零偏除与温度值变化有关外,其受温变速率和温度梯度的影响更为显著.建立了适用于缓变温度环境的静态温度模型和适用于复杂温变环境下的动态温度模型,并在快速温变和随机温变环境下对模型进行了试验验证.结果表明,动态温度模型能很好地实时补偿复杂温变引入的陀螺零偏异常,显著改善陀螺零偏稳定性使其达到或接近常温精度水平.     

陀螺漂移与温度动态过程的试验分析

本文讨论了陀螺仪起动时的热平衡过程，在陀螺漂移和内部温度，特别是温度的变化率之间建立动态数学模型，并且用广义最小二乘（ＧＬＳ）和递推最小二乘（ＩＬＳ）进行辨识。如果陀螺起动过程良好，就可以用补偿方法缩短惯导系统的准备时间。动力调谐陀螺起动过程的重复试验表明，这种方法是可行的     

线圈隔热层对光纤陀螺温度误差的影响分析

针对温度变化所引起的光纤陀螺非互易相移误差,详细研究了隔热材料对减小热漂移误差的作用,并详细比较了使用不同厚度隔热层的光纤陀螺在相同变温历程下的热漂移误差大小以及达到热平衡状态所需的时间。仿真结果表明,当隔热层的厚度由0mm变化到4mm的过程中,热漂移误差的峰值由0.12(°)/h降低到了0.08(°)/h,同时达到热平衡的时间从2 520 s增加到了3 600 s。利用该仿真结果,可以在保证热启动时间满足条件的前提下找到一个最优的隔热层厚度,从而使热漂移误差的峰值最小。