某地高精度室内真北方位基准建立方法

为了校准寻北定向装备的寻北偏差，需要建立真北方位基准。由于气象因素的影响，室外真北基准目标成像质量和观测仪器稳定性均受到制约，因此，需要在室内建立高精度的真北方位基准。提出了一种高精度室内真北方位基准建立方法。本方法的真北基准采用2个平行光管和1个平面镜来维持，并利用2台Leica5100A 0.5″级电子经纬仪采用双测站天文定向方法进行标定。实测结果表明：2017年10月19和20日在室内外温差和湿度差很大的环境下，仅通过2个时段总共6个测回观测，计算得到的3个真北方位的平均值中误差分别高达0.17″、0.18″、0.20″。2018年10月11和12日进行了复测，3个真北方位的平均值中误差分别为0.47″、0.30″、0.48″，复测3个基准变化分别为+3.84″、+1.96″、+3.80″。测量结果表明，所建立的室内真北方位基准稳定，采用的技术措施和方法有效。     

快速定位定向系统设计及车载实验研究

定位定向系统是能为载体提供精确地理位置坐标、指北方向和姿态角的导航系统,通常用于舰船、飞机、车辆等功能平台,为平台上的设备提供准确的位置和姿态参考信息.本文针对车载平台机动性高的特点,设计能够实现运动中对准的快速定位定向系统,开展捷联惯导数字递推算法、航位推算、多源信息组合导航、动基座对准算法、系统免标定、误差补偿等算法和技术研究.最后,开展静态对准、静态导航和动态车载实验研究.实验结果表明,动态对准时间小于5min,对准姿态精度小于1mil,方位保持精度小于1mil/2h,横滚角、俯仰角保持精度小于0.5mil/2h,里程计/惯导组合水平定位精度小于0.15％D,卫星/惯导组合水平定位精度小于10m.     

基于双轴调整棱镜的惯导缓冲基座方位引出

分析并设计了一种将带双轴调整机构的棱镜作为基准棱镜的方位引出方法,并基于此提出了惯导缓冲基座复位精度试验方案.首先,根据直角棱镜作基准棱镜时放置位置对方位引出的影响,设计可双轴调整机构;然后,从双轴调整机构出发,利用坐标变换和矢量形式的棱镜反射公式推导了放置误差造成的方位引出误差,根据误差公式设计了试验方案;最后,分析与估算了方位引出精度,结果表明:此方案在控制经纬仪望远镜的俯仰角小于15°时,方位引出的均方误差小于5″.     

初始方位信息辅助下潜航器快速传递对准算法

针对多潜航器连续快速布放需求,提出基于初始方位信息辅助下快速传递对准算法.潜航器惯导系统只在对准初始时刻由移动基准惯导提供准确的方位信息和概略的水平姿态信息,布放入水后以初始时刻水平姿态误差和当前速度误差为滤波状态,以水下多普勒测速仪的速度为观测量,通过卡尔曼滤波进行惯性系下的航行中对准.实验验证以优于0.01(°)/h的激光陀螺惯导系统/卫星组合导航的姿态解算值为参考基准,基于实际数据的仿真计算表明,在50s内即可实现快速对准,方位精度达到1密位(1σ).     

惯导平台式重力测量技术实现及应用

详细阐述了解析方位双轴惯导平台式重力测量的工作原理,并通过基于方位余弦积的惯导力学编排解决了极区工作问题。在常规平台式重力测量数据处理方法的基础上,针对高动态环境提出了基于Kalman滤波的运动扰动修正方法。在此基础上研制了ZL11-1A型国产惯导平台式海洋重力仪。通过与国外主流重力仪产品海上同船作业比对,结果表明,该型重力仪在高海况下测量精度依然优于1mGal,满足重力测量作业要求。     

无定向激光陀螺捷联惯组标定方法的对比研究

对三种无定向激光陀螺捷联惯组标定方法进行了对比研究,详细分析了各种方案的标定原理,提出了利用标准差作为评价标定方法优劣的指标.结合对某一激光陀螺捷联惯组标定试验结果的分析,得到了在无北向基准的情况下,三种标定方法在标定时间和标定精度两个指标上的对比结果,为无定向激光捷联惯组的标定提供了指导,具有较大的工程应用价值.     

一种新的高精度天文导航方法

介绍了一种新的高精度天文导航方法,该方法构建了在天球坐标系中的天文导航姿态与航向解算模型。该模型在不利用惯导姿态数据的前提下进行计算,通过构建的模型演变得到运载体的精确姿态及航向,可以有效校正惯导设备因惯性陀螺漂移而导致的姿态误差与航向误差。     

一种速度匹配动基座传递对准的方法

介绍了一种速度匹配的动基座传递对准的方法。主子惯导均采用平台系统的指北导航方式,推导了平台对准误差方程,利用主子惯导的速度差信息构建控制回路对子惯导平台的水平失准角进行反馈修正,同时用卡尔曼滤波器估计出方位失准角,从而实现子惯导的初始对准。建立了相应的模型,对该传递对准方法进行了仿真验证,在仿真时考虑了杆臂效应的影响,加入了杆臂效应的算法补偿机制。仿真结果数据跟理论推导基本吻合,验证了方法的可行性。     

空射制导武器捷联惯导系统传递对准技术研究

研究了基于"速度+方位角"匹配的弹载捷联惯导系统的传递对准问题。首先介绍了方位角测量偏置产生的原因,以及与方位失准角的关系。推导了主、子惯导方位失准角的计算方法,并对方位失准角估计进行了仿真试验。在此基础上分析建立了传递对准卡尔曼滤波方程,并对弹载捷联惯导系统的传递对准进行了仿真。仿真结果表明,该"速度+方位角"匹配的捷联惯导系统精度控制在0.05°内,能够满足空射制导武器初始对准精度的要求。     

旋转惯导中加速度计尺寸效应误差分析及补偿

 对旋转调制惯导转位过程中系统精度受加速度计尺寸效应影响的问题进行了研究。通过分析尺寸效应引起惯导系统(INS)导航误差的机理,推导了尺寸效应作用下加速度测量误差与速度误差的解析表达式。根据理论分析结果,分别给出了以速度误差和加速度误差作为观测量进行尺寸参数辨识的方法,并进行了必要讨论。结合旋转惯导转位过程中的速度误差特征,选取加速度测量误差为观测量对尺寸参数进行试验标定,尺寸参数辨识精度优于1.29 mm(1σ)。在此基础上给出了尺寸效应误差补偿方法,并在不同初始方位下对补偿效果进行试验验证,结果表明,通过尺寸效应补偿可以有效提高旋转惯导转位过程中的速度精度。     

基于惯性系的光纤寻北仪双位置寻北算法

由低精度光纤陀螺(Fiber Optical Gyroscope,FOG)组成的寻北仪具有结构简单、成本低的优点,但易受地磁和车上复杂外部环境的影响.针对低精度FOG存在地磁零位,寻北仪对外部晃动敏感的缺陷,通过对陀螺进行地磁零位补偿保证陀螺零偏稳定性,在此基础上提出了基于惯性系的双位置寻北算法.算法分别在两个对位进行惯性系寻北,利用双位置对消原理获得不受陀螺固定零偏影响的方位角并完成水平陀螺固定零偏的估计.实验结果表明,陀螺零偏稳定性0.15(°)/h,加速度计零偏稳定性150μg的惯性器件精度下,车上寻北误差1倍标准差小于4.5mil、极差小于10mil、对准时间小于5min.与传统双位置算法相比,所提算法在晃动基座条件下具有对准精度高,环境适应性强的优点.     

基于寻北技术的测斜仪初始对准方法

在捷联惯导技术应用到石油采掘与矿井勘探领域的背景下,探讨如何使用低精度的惯性传感器获得精确的初始姿态信息。本文借鉴陀螺寻北仪的两位置寻北方案,研究了基于寻北技术的初始对准方法,利用该方法可滤除惯性传感器的常值漂移。仿真表明在使用低精度的惯性传感器条件下,利用该方法能获得较高精度的初始姿态信息。     

惯性组合三位置现场测试方法

针对陀螺漂移和加速度计零偏,提出了一种三位置现场测试方法。该方法不需要转台,对夹具和测试基准无特殊要求,惯性组件无须精确取向。仿真结果表明,惯性器件测试误差主要由安装失准角和标度因数误差有关。     

基于任务的微机电惯性系统规模化测试技术研究

针对传统惯性测试技术测试周期长、测试效率低、测试成本高等问题，提出了基于任务的微机电惯性系统规模化测试解决方案。研究分析了微机电惯性系统测试技术的研究现状和发展趋势，建立了基于任务的微机电惯性系统测试体系，详细论证了微机电惯性系统批量、并行、自动化测试解决方案的可行性，为微机电惯性系统规模化测试实践奠定了基础。     

空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法

空天飞行器高动态、长航时的运动特性可能导致一体化安装的惯性/天文组合导航系统中星敏感器与惯导间产生安装误差角。设计了一种星敏感器安装误差角动态辨识方法,建立了星敏感器安装误差角模型,设计了基于天文角度观测的星敏感器安装误差角动态辨识方案,分析了不同机动飞行方式下星敏感器安装误差角的可观测度。仿真结果表明,所设计的基于卡尔曼滤波的动态辨识方法能够在飞行器机动过程中快速地对星敏感器安装误差角进行在线标定,对安装误差角的标定值可以达到实际误差值的85%以上,有效地提高了组合导航系统的精度。     

空天飞行器星敏感器安装误差在线标定方法

空天飞行器高动态、长航时的运动特性可能导致一体化安装的惯性/天文组合导航系统中星敏感器与惯导间产生安装误差角。设计了一种星敏感器安装误差角动态辨识方法,建立了星敏感器安装误差角模型,设计了基于天文角度观测的星敏感器安装误差角动态辨识方案,分析了不同机动飞行方式下星敏感器安装误差角的可观测度。仿真结果表明,所设计的基于卡尔曼滤波的动态辨识方法能够在飞行器机动过程中快速地对星敏感器安装误差角进行在线标定,对安装误差角的标定值可以达到实际误差值的85%以上,有效地提高了组合导航系统的精度。     

大型惯性试验台加载方法的探讨

对惯性试验台现有的加载系统进行了详细的讨论,通过分析计算找出其中存在的弊端。并就惯性试验台加载系统的改造进行了探讨,提出了一套切实可行的改造方案。     

舰船等速下舰载机捷联惯导粗对准方法研究

舰船等速航行时,由于风浪的影响使得舰船产生大幅摇摆,致使舰载机上的惯导系统测量到的地球自转角速度和重力加速度信息受到严重干扰,无法采用传统的静基座或微幅晃动基座的粗对准方法进行粗对准。针对这一问题,提出了舰船等速航行条件下基于重力加速度信息的粗对准方法,即以惯性坐标系中的地球重力加速度作为参考矢量,利用陀螺和加速度计的输出,计算出初始姿态矩阵的粗略估计值。在典型海况条件下,蒙特卡洛50个样本的仿真结果表明,东向、北向和天向姿态误差角的均值分别为-5.102′、8.915′、-0.174°,一倍标准差分别为:0.0174′、0.084′、1.472°,在此基础上完全可以实现该状态下舰载机惯导系统的精对准。     

Compton Polarimetry in Gamma-Ray Astronomy

The analysis of compact astronomical objects has generally dealt with the physical properties of the source within a two-parameter space, which is defined by the spectral characteristics and time variability. This approach often leads to the situation whereby two or more very different models can explain the observations successfully. Polarimetric observations have the diagnostic potential to discriminate between the different compact source models and can offer a unique insight into the geometrical nature of the emission zones. To date, however, no polarization observation in the gamma-ray energy domain has been successfully performed, due to the difficulties in making polarimetric measurements in this high-energy region of the spectrum. In this paper the polarized gamma-ray emission mechanisms are reviewed with the emphasis on their detectable characteristics. Potential astronomical sites in which these emission mechanisms may be at work are discussed. Observational results obtained in other wavebands and theoretical predications made for some of the most likely astronomical sources of polarization are reviewed. Compton polarimetry has long been used in the field of nuclear gamma-ray spectroscopy in the laboratory. The operational principle behind all generations of nuclear gamma-ray polarimeters has been to measure the asymmetry in the azimuthal distribution of the scattered photons. However none of the polarimeters designed for laboratory experiments will be sensitive enough to observe even the strongest astronomical source. In the past few years there have been a number of innovative developments aimed at the construction of astronomical gamma-ray polarimeters, either as dedicated experiments or in missions with polarimetric capability. The designs of all the polarimeters are based on either discrete or continuous position sensitive detector planes. In this paper the data analysis techniques associated with this type of polarimeter are discussed as well as methods of removing some of the systematic effects introduced by a non-ideal detector response function and observation conditions. Laboratory tests of these new polarimetric techniques are reviewed. They demonstrate the feasibility of building a suitably sensitive astronomical gamma-ray polarimeter. Optimization of the design of pixellated detector array based polarimeters is also addressed. The INTEGRAL mission, which is to be launched by ESA in the year 2001, is the most likely telescope to perform the first successful gamma-ray polarization observation. The polarimetric characteristics of the two main instruments on board INTEGRAL are evaluated and their sensitivities to a wide range of potentially polarized gamma-ray sources are estimated.     

A strapdown inertial navigation system for the flat-Earth model

The development of a strapdown inertial navigation system (SINS) for aerodynamically controlled vehicles, which are limited to altitudes below 30 km (that is, a small distance compared with the Earth's radius of about 7000 km), or using the so-called flat-Earth model (FEM), is the principal objective of this work. In dealing with the FEM equations, the north, east, down (NED) frame on the surface of the Earth is taken as an inertial reference frame. Although, this frame is both accelerating and rotating, the accelerations associated with the Earth's rotation are negligible compared with the acceleration that can be produced by a maneuvering aircraft. Also, in this model, the gravity is taken as constant. In developing the SINS for the FEM, the aerodynamic force and moment have dominant roles, depending primarily on such variables as the angle of attack and sideslip, their derivatives, components of the angular velocity of the aircraft, and the control inputs. On the other hand, the SINS deals with such variables as the small-angle rotation vectors. Thus, it was necessary to link both set of variables as state variables of the strapdown FEM as is done in this work. The developed model is relevant for small (less than 200) angles of attack and sideslip.