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。     

高精度手持式多功能人眼安全激光测距仪

研制的手持式多功能人眼安全激光测距仪,集成了数字罗盘、GPS、白光瞄准通道、人眼安全激光测距组件、低功耗微显示器等功能模块,具备方位角／俯仰角测量、地理经纬度测量、可见光目视观察、激光测距、分划线夜间照明、综合信息集成显示和输出等功能,经过外场测试,整机作用距离达到10km,测距精度2m,方位角／俯仰角精度0．5°,定位精度CEP值为10m,满足设计要求。     

基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法

为研究个人鞋式导航定位方法,提出了一种基于地磁测向和时间到达差测距的行人航迹推算方法。该方法分为两部分:依靠地磁辅助的航向角检测和依靠时间到达差测距的行人步幅检测。研究结果发现,采用超声波收发阵列可以有效提高两脚间距离检测精度。此外本文分析出该方法的主要误差来源为航向角检测误差,并设计了最小二乘误差补偿算法,补偿前航向角误差约为15.93°,补偿后在0.435°以内。实验通过行人直线、圆形、操场行走测试,结果表明最大定位误差占总行进距离的1.2%。本方法具有广泛的工程应用前景。     

利用磁聚焦法测量地磁场

利用电子比荷测试仪,借助罗盘、水平仪和铅垂等简单工具,分别测量进行磁聚焦后正、反向两次通过的励磁电流,计算出地磁场的水平分量和垂直分量,从而确定出地磁场的大小和方向.     

交变磁场对电子罗盘姿态输出精度影响的定量分析

在理想电磁环境中对姿态测量元件电子罗盘进行了校准,给出了校准所需的标准参数设置。分别对电子罗盘在理想电磁环境与单交变磁场环境中以及二重及三重交变叠加磁场环境下的姿态角输出进行了对比分析,实时测量了两种典型状态下罗盘局部交变干扰磁场强度并绘出二维交变图。结果显示:随着交变干扰磁场强度的增大,3个姿态角输出精度均呈降低趋势。尤其是航向角最为严重,这与其特殊的敏感原理吻合。文末给出了精度变化的电磁数据原因。提出了避免罗盘精度降低的方法。     

电子罗盘水平状态下航向角误差补偿算法的研究

针对电子罗盘测量时存在传感器的零位、灵敏度误差和干扰磁场引起的航向角误差问题,应用一种航向角误差补偿算法进行校正;在分析了电子罗盘航向角测量的工作原理、航向角误差形成原因的基础上,详细阐述了该补偿算法的实现原理,并通过LbVIEW软件仿真验证;同时设计了两种测量方案和测试系统,利用HMC1043芯片的电子罗盘进行多次实测验证并得出结论;实验结果表明:补偿后电子罗盘测量的航向角误差在4.5°以内;该补偿算法补偿效果良好,实现简单。     

基于正弦曲线拟合法实现陀螺罗盘快速精寻北

在对陀螺罗盘精寻北进行研究的过程中,发现陀螺罗盘精寻北耗时很长,不能满足要求,而在保证精度的前提下缩短其精寻北时间是作战需要。为了兼顾陀螺罗盘精寻北的精度和效率,分析了精寻北时陀螺灵敏部摆动模型,发现陀螺灵敏部绕当地子午面做有偏移的正弦摆动,于是提出了一种正弦曲线拟合算法以解算陀螺罗盘仪器中心的方位角。实验表明,利用1/4周期的数据进行正弦曲线拟合寻北,精度略低于积分法,精寻北时间却可由传统积分法的150 s减至37.5 s,大幅缩减了寻北时间。因此,正弦曲线拟合算法是提高陀螺罗盘寻北效率的有效途径。     

基于椭球曲面拟合的三维磁罗盘误差补偿算法

针对现有三维磁罗盘误差补偿速度慢、需专用转台、野外使用不便的问题,提出了一种建立总磁场的不等边椭球曲面数学模型进行误差补偿的方法.首先根据Poisson方程描述的总磁场测量模型,得出一般椭球曲面模型,然后,采用牛顿迭代法对椭球曲面方程线性化,分别使用最小二乘法和总体最小二乘法计算线性化方程,推导椭球曲面拟合的数学公式,计算椭球曲面参数,最后,利用最小二乘法提出并推导参数初值的计算公式,给出了选取数据点的方法.实验结果表明,仅手持磁罗盘在各象限旋转即可实现误差补偿,航向测量精度可达0.8°,补偿精度与传统的转台补偿基本相同,而补偿方式更为灵活,适用于无转台设备的野外环境测量使用.     

光纤陀螺机载导航系统多信息融合

为解决纯惯导高度通道的发散问题,引进气压高度表外部阻尼高度通道;为提供精度较高而且能够连续测量的航向参数,引进了数字磁罗盘;对气压高度表和数字磁罗盘这两种传感器的工作原理及信息处理技术进行了研究.在针对利用气压高度表进行高度阻尼、数字磁罗盘误差补偿这一系列相关问题研究的基础之上,将高度表提供的高度信息和磁罗盘提供的磁航向角信息同惯性传感器提供的信息进行多传感器信息融合算法仿真,同时将设计的二阶高度阻尼回路的状态参量作为组合卡尔曼滤波器的状态参量参与滤波,提高了相关导航参数的精度.而高度表和磁罗盘的体积相对不大,成本较低,所以这种组合方式有一定的可行性和优越性.