MEMS陀螺仪的高精度标定方法

为了提高微机电(MEMS)陀螺仪的测量精度，研究了一种同时标定陀螺非正交误差和加速度敏感漂移误差的标定方法。设计了16位置的转台标定方案，分别以地球自转角速率和重力加速度作为角速率和加速度激励源，利用两组角速率数据迭代求解非正交误差和加速度敏感漂移误差，并以陀螺仪对地球自转角速率的敏感误差作为校正效果的评估依据。试验结果表明，该方法能够有效校正MEMS陀螺仪的非正交误差和加速度敏感漂移误差，提高了陀螺仪的测量精度，且易于工程实现。     

挠性陀螺寻北中的航向误差

陀螺两位置寻北中存在非线性航向误差,其测量航向角与真实的航向角差值的大小随真实航向角的变化而变化,呈现出近似为正（余）弦曲线的波动形式。本文分析了挠性陀螺寻北系统中航向效应产生机理。介绍了陀螺两位置寻北原理及误差模型,重点分析了挠性陀螺仪零次项漂移和一次项漂移对航向误差的影响,推导了误差公式,估计了两位置寻北中陀螺仪精度对测量精度的影响,寻北试验的结果验证了理论分析结论。     

四加速度计组合的测试方法研究

探讨了将四只加速度计在分度头上标定其误差模型系数的方法。通过推导分度头角位置误差与各加速度计输出、误差模型系数之间的关系,计算出分度头角位置误差不影响标定因子的标定精度,分度头角位置误差的二次及以上谐波成分对加速度计误差模型系数的标定结果也没有影响,即仅有角位置误差的一次谐波影响标定精度。针对分度头角位置误差进行检测,可分离出角位置误差的一次谐波,将其进行补偿后可进一步提高误差模型系数的标定精度。仿真分析验证了该测试方法的有效性。     

低成本捷联惯导不对称动态误差的神经网络补偿

 针对低成本捷联惯导系统(SINS)中陀螺动态误差的不对称性在角振动条件下造成姿态漂移的问题,设计了多层前向神经网络的补偿模型。在标定模型参数时,为降低对外部参考信号测量精度的要求,提出用姿态解算的最终误差作为网络优化目标的训练方法。由于最终的姿态误差不是网络的期望输出,无法采用有导师的训练方法,为此采用了微粒群优化算法。仿真实验结果表明:补偿后的陀螺动态误差的不对称度减小了一个数量级。     

半球谐振陀螺全角模式控制技术研究

介绍了半球谐振陀螺全角模式的工作机理及其技术特点。对全角模式下振型的控制进行了理论分析,采用乘法相干解调对陀螺振型参数进行提取,并采用参数激励方法对谐振子进行驱动和控制。设计了数字电路进行实验,结果表明该全角模式控制技术实现了半球谐振陀螺的角速率积分功能,能够0°～360°全角度敏感输出,测得的角速度测量值超过300(°)/s,角度测量线性度优于10~(-4),与传统的力平衡模式相比,半球谐振陀螺的动态特性得到大幅提升。     

基于星光导航分离陀螺仪漂移误差方法研究

星光/惯性组合制导方式集中了两种方式的优点,可在导弹飞出大气层后通过对导航星的观测校正陀螺仪误差系数。在研究了星光导航的特点和陀螺仪误差特性的基础上,提出了通过旋转弹体观测特定位置的导航星,利用星光导航系统分离陀螺仪漂移误差系数的方法。结果表明:利用导航恒星高精度基准可以分离陀螺仪漂移误差系数,准确地确定陀螺仪漂移误差模型,对于提高导弹的精度具有重要意义。     

基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法研究CSCD

为准确评价光纤陀螺平台的低频角振动特性,提出了一种基于导航姿态解算的光纤陀螺平台低频角振动测试方法。首先,通过角振动台精确模拟载体的低频角振动状态,并通过光纤陀螺平台飞行导航过程中的断调平差分信号,实现平台框架角度信号与角振动台激励角度信号的数据同步;然后,利用平台式惯导系统的导航姿态解算方法,实时解算低频角振动过程中光纤陀螺平台的台体姿态,并通过坐标系转换得到平台基座系相对于地理系的实时姿态;最后,通过对光纤陀螺平台稳定回路的幅相特性分析,得到低频角振动激励下稳定回路的幅值和相位特性,实现对光纤陀螺平台角动态特性的准确评估。     

基于单轴转台的斜置RSINS标定方法

以斜置冗余捷联惯导系统(RSINS)为研究对象,提出了一种基于单轴速率转台的标定方法。首先从斜置RSINS的系统配置结构出发,推导了描述斜置RSINS安装失准角的线性化方程以及系统标定量测方程;结合单轴速率转台指出至少需要四个非平面位置才可标定惯性传感器零偏、标度因数及安装失准角,并详细给出加速度计四位置标定方法;考虑到仅以地球转速为观测量时陀螺仪标定参数可观测性较弱,单轴速率转台存在不可忽视的角位置误差及系统安装方位误差等原因,设计四位置静态和三位置转动标定方法以保证陀螺仪的标定精度。通过构建RSINS标定仿真平台验证该方法的有效性,并利用实验室搭建的六冗余样机进行了试验验证。其标定成本低、标定精度高、操作简便且不需要北向基准,具有较好的工程应用价值。     

s7123a观测实验测角归算结果讨论

讨论了2007年1月23日我国VLBI网4天线对某卫星跟踪观测实验（s7123a）的测角归算结果。分析指出，相比于仅仅解算卫星横向位置参数，解算三维位置改正的方式在原理上更为可取。通过s7123a跟踪数据不同组合情况下测角计算结果的比对和原理性分析，指出四站跟踪测角计算时，只有当距离约束与时延观测误差相当时才会对解有显著影响，而对于三站跟踪，虽然解的形式误差可能会很小，但解会受到卫星径向距离误差和时延系统误差的影响，不属于无偏估计。本文对于探月工程中的卫星VLBI测轨有参考意义。     

捷联惯测组合中两陀螺之间的相互干扰问题

对由二个动力调谐陀螺仪及三个石英加速度计组成的速率捷联惯性测量系统,文中提出了两陀螺仪之间的相互影响。在惯测组合的两个陀螺仪中,一个陀螺仪作为另一个陀螺仪的振源,这样造成捷联惯测组合在位置标定时一次通电的σ值偏大,与加速度有关的漂移系数标定不正确。文中提出了造成此现象的机理,并提出了解决办法。     

长航时高精度惯导系统姿态阵的四种解算方法

高精度惯性导航系统是保证水下或水面运载体长时间安全航行及搭载的仪器设备正常工作的关键技术之一,姿态阵解算是其核心问题。通过分解姿态阵以及分别采用Euler角和四元数描述姿态参数,建立解算姿态阵的四种方法;分别对这四种方法中的姿态模型进行扰动,并研究相应线性化误差模型的精度及其影响因素;利用数值仿真法对四种姿态解算方法的结果及对应的线性化误差模型的精度进行了比较分析,结果表明:姿态阵解算分解法显著差别于整体法,采用Euler角或四元数描述姿态参数对姿态阵解算精度的影响不显著,分解法对应的线性化误差模型的精度优于整体法。     

陀螺加速度计交叉二次项的线振动台测试方法

为了提高陀螺加速度计的标定精度,有必要对交叉二次项进行精确的标定。提出了一种陀螺加速度计交叉二次项在精密线振动台上的测试方法,通过分析陀螺加速度计的测试原理建立了包含交叉二次项的误差模型。利用分度头将陀螺加速度计翻滚到不同的位置,测量陀螺加速度计进动整周期的相关时间参数和输出数据。通过计算加速度计模型输出与平均角速率积分之间的关系,准确辨识出陀螺加速度计误差模型中的各误差项系数。该方法可以有效抑制陀螺加速度计的输出误差,提高标定的精度。最后通过仿真分析,验证了该方法可以准确辨识出陀螺加速度计的二次项、交叉二次项等高阶误差项系数,辨识精度达到了10~(-7),进一步提高了陀螺加速度计在线振动台上的标定精度。     

无陀螺惯性测量组合设计及角速度误差补偿方法研究

提出了九加速度计无陀螺惯性测量组合(NGIMU)配置方案,并建立了其实验系统.由于加速度计输出误差的存在,必然引起角速度计算误差随时间累积.针对该项误差,采用一种提高角速度解算精度的新方法,该方法利用角速度乘积项可有效对误差进行补偿.另外在分析加速度计安装位置存在误差的基础上,提出了对加速度计输出具有补偿效应的解算方法,间接提高了角速度的解算精度.最后对上述两种补偿方法进行了角速度仿真和角度测试实验.实验结果证明了方案的可行性和有效性.     

基于AVR32的小型磁航向系统设计

现有的磁航向测量系统体积、重量、功耗偏大,并且调试、误差补偿算法复杂、整体费用偏高,针对这些问题,设计了一个在小角度俯仰、滚转情况下的小型磁航向测量系统.该系统采用带DSP指令的32位高速处理芯片AVR32 UC3B0256、新型倾角传感器SCA100T以及磁阻传感器HMC 1022构成数字化解算平台,实现了误差补偿.实验数据显示,在水平状态下,磁航向测量值最大误差为±1.4；当俯仰角低于30°或滚转角低于35°时,随着角度的增加,磁航向输出误差变化不大,最大误差分别为3.7°和2.8°;当俯仰角超过30°或滚转角超过35°时,磁航向输出误差会急速增大.结果表明,该系统在小角度俯仰、滚转情况下具有较准确的磁航向角解算能力.     

航空行星减速器的振动特性分析

依据航空行星减速器的结构特征, 考虑各构件沿三坐标方向的线振动和绕轴线的角振动, 建立了行星减速器的多刚体多自由度的振动系统模型, 推导了该振动系统的动力学微分方程, 分析了齿轮副的啮合刚度及综合啮合误差的激励表达式。通过对振动方程的数值求解, 研究了行星减速器在参数激励与传动激励下的振动特性, 得出了航空行星减速器在工作过程中, 容易发生支承共振和齿轮扭转共振的结论。      

惯导系统动态校准数据估计算法

惯导系统的动态校准是在不同频率的正弦角振动信号的激励下,通过与标准测试台的幅频和相频特性进行对比来实现的。当惯导系统输出的角速度量值是有限长的数字序列时,要得到它的幅频和相频特性,就需要对数字序列进行估计。本文介绍了两种估计算法——直接法和四参数估计法,适用于均匀采样和非均匀采样两种情况,并且通过仿真实验给出了算法选择的建议。     

弧齿圆锥齿轮传动的振动分析

 考虑了齿轮体在各个方向的线振动和角振动,以及齿轮辐板和输入轴、输出轴的扭转变形,以弧齿锥齿轮传动系为对象,建立了一个多刚体多自由度的振动系统模型,推导了这一系统的参数激励微分方程组。再将方程组转化为线性定常的形式,并将参数激励转化为外激励,成功地求解了弧齿锥齿轮传动系统的振动过程。     

谐振子质量分布不均时HRG加速度影响分析

半球谐振陀螺运用哥氏效应来测量角速率,从原理上讲加速度会对其工作状态造成影响。分析半球谐振陀螺谐振子质量沿圆周角分布不均匀的情况下,加速度引起的惯性力对谐振子的工作状态的影响,并通过考察谐振子驻波进动角的变化来判断谐振子工作状态是否发生变化。推导结果表明,加速度对半球谐振陀螺谐振子的工作状态没有影响。     

单轴旋转捷联惯导系统误差分析与转位方案

对单轴旋转捷联惯导系统误差调制原理与旋转方案进行了研究,光纤陀螺作为惯性测量单元的主要传感器件,其误差主要包括常值漂移、标度因数误差、安装误差以及随机漂移误差,分析了单轴旋转调制对各项误差的补偿作用,给出了单轴单向连续旋转、两位置正反转停(大于360°）、四位置正反转停(小于360°）3种转动方案。在摇摆状态下综合考虑各项误差,并对其中的两种转位方案进行了长时间导航仿真,仿真结果表明：两位置转停方案与四位置转停方案长时间导航定位精度相当,四位置转停方案不需要加装导电滑环,实现起来更加简单,是一种最为有效的单轴旋转方式。在自行研制的单轴旋转捷联惯导系统上对四位置转停旋转方式进行了转台摇摆和车载环境验证实验,结果都能满足系统设计的指标。     

转台瞬时速率波动的试验与分析

本文论述了用陀螺仪考察速率转台的方法。总结了303所研制的三种四台设备的试验结果,分析研究了引起带有位置反馈的转台瞬时速率波动的原因,和速率波动与测角系统细分误差的关系。对进一步开展这项工作和克服转台瞬时速率波动提出看法。这种方法也可考察分析单速率环反馈的转台速率波动。