基于轴角转换芯片AD2S1210的圆感应同步器信号处理方法研究

设计了一套用于圆感应同步器测角系统的信号处理算法,并详述了其过程。在测角系统对感应同步器信号的解算中,该方法仅通过对轴角转换芯片AD2S1210输出的数字信号进行纯软件分析和处理来获得角位置信号的整数值。从而简化了测角系统的硬件电路,提高了测角实时性。     

毫米波单脉冲测角中幅相不一致的影响及补偿

对于现在广泛应用的比幅单脉冲测角系统来说,接收通道的幅相一致性是确保测角精度的一个关键因素。但是在工程实际中很难保证接收通道的完全一致,尤其对于毫米波单脉冲测角系统来说,将更加困难。本文首先介绍了比幅单脉冲的测角原理及数字处理提取角误差的两种计算公式,然后结合毫米波单脉冲系统的特点及工程实际分析了幅相不一致对测角的影响,并给出了一些补偿的方法。     

星间相位干涉仪测角系统设计及精度分析

针对微小卫星编队飞行、星间组网等多星协同任务中的相对测角问题,提出了一种高精度的星间无线电测角系统。该系统的优势是在伪码测距系统的基础上增加两条相同的接收通道,对载波相位值采用相位干涉法得到高精度的星间相对角度值,可以在不增加额外软硬件开销的情况下完成实时性较好的高精度星间相对状态自主测量。从该系统的设计出发,对相位干涉仪测角系统进行了详细的精度分析,推导了链路中各个噪声源的传递函数和理论噪声水平,并搭建实物平台对角度测量精度的理论值和实测值进行比较。结果表明系统对本振相位噪声有抑制作用,热噪声是角度测量的最大噪声源,系统实际测角精度在强信号下可达1.4×10^-3度。     

一种基于IK220板卡实时锁存的动态测角方法研究

介绍了转台动态测角的工作原理和IK220板卡的测量原理,提出了一种新的动态测角方法。在VC6.0软件的编译环境里,设计了转台动态测角的实时测试软件。实验结果表明,与传统的霍尔加磁钢的方式相比,基于IK220板卡的转台动态测角的实时测试软件,能够满足中低速转台的动态测角精度要求,使用方便、工作稳定可靠。     

主星带辅星群干涉SAR编队设计的约束条件

针对主星带辅星群干涉SAR的星载双站、斜视、空间基线等特点,从系统工作过程和测高性能分析角度出发,分别对主星带辅星编队干涉SAR编队设计的几个变量(主星与辅星群的距离、基线的长度和指向角)提出设计约束条件。对辅星回波时序、信噪比进行分析,得到主、辅星间距离设计的约束条件;对干涉测高精度进行分析,重点考虑空间基线去相关对干涉相位误差进而对测高精度的影响,给出基线长度和指向角与干涉测高精度的关系,得到基线长度和指向角设计的约束条件。仿真分析表明,由于干涉车轮和干涉钟摆编队是基于正侧视干涉几何提出的,它们的测高性能不是最优的。     

深空测角测速组合导航系统时间配准方法研究

深空测角测速组合导航系统通过测角信息与测速信息融合,获取探测器位置、速度等参数,具有连续、自主、实时、高精度的优点。在深空测角测速组合导航系统多源信息融合过程中,要求各敏感器数据必须是统一时间基准。基于天文测角测速组合导航系统基本原理,阐述了在实际系统中,测角敏感器、测速敏感器由于时间基准误差、采样周期不一致、数据传输时延等都会造成时间不同步,而时间误差对位置和速度测量信息会带来很大的影响。本文分析时间误差在深空测角测速组合导航系统位置估计和速度估计中的作用机理,研究基于内插外推方法的时间配准方法,实现了测角敏感器与测速敏感器量测信息的同步。数学仿真结果表明,内插外推时间配准算法可有效抑制时间误差,提高深空测角测速组合导航系统导航精度。     

位标器陀螺转轴静平衡测试系统设计

为了对位标器陀螺转轴的静不平衡量及其分布的角位置进行测试,研制了一种位标器陀螺转轴静平衡测试系统.该系统通过调整夹具的方向使得位标器的被测轴与转台水平轴平行安装,测控系统驱动转台依次转至预先设定的36个锁定角位置处,在每个锁定角位置处,由伺服控制信号锁定位标器的两个轴后,驱动另外一个被测轴进行正弦小角度转动,通过对被测轴驱动电流测量量的多周期积分就可以得出被测轴此时的静不平衡力矩.转台顺次转过一周后,通过对被测轴所测36个静不平衡力矩及转台锁定角度的最小二乘拟合,可以确定出被测轴的静不平衡量大小及其分布的角位置.最后进行了加载实验及其重复性测试实验,结果表明该测试系统重复测量的静不平衡量测试精度能达到±0.25 mN·m,角位置测试精度能达到±2°,具有较高的测试精度.      

基于轴角转换器的高速高准确度方位测角仪

为了快速准确地进行方位角的测量,设计了以圆感应同步器、AD2S80A轴角转换器为主的方位测角仪,根据其工作原理,分析了产生的各种误差,得出存在的误差主要为一、二、四次谐波误差的结论.通过完善的电路设计,进行硬件误差干扰补偿,并采用对测量数据进行谐波分析、软件修正等技术提高了系统测角准确度,一次水平测角误差为±8″.采用动态切换技术成功地解决了系统高分辨力与高跟踪速度之间的矛盾,转速为120°/s时不丢数.系统兼有高速高准确度的特点,满足实际要求.     

感应同步器前处理模拟电路误差对系统测量精度影响分析

依据感应同步器的工作原理,分析并验证了跟踪测角系统的稳定性。据此仿真分析了感应同步器前处理电路中信号幅值、相位以及参考信号相位等的误差对系统测量准确度的影响,对理论误差模型进行验证,最终获得了前处理电路误差对系统测角精度影响的计算公式。     

燃油喷嘴螺旋槽的精密测量方法与系统设计

为了实现航空发动机燃油喷嘴上的螺旋槽特征的快速与精确检测,提出了螺旋槽的槽深、螺旋角和槽宽等参数的测量与计算方法,并基于此设计和搭建了一套非接触式的燃油喷嘴螺旋槽精密测量系统。该测量系统基于模块化的设计思想,其机械主体采用立柱移动型三坐标测量机的结构形式;运动机构由三个直线轴X、Y和Z以及一个回转轴A构成,电气控制模块采用了由上位机与下位机构成的主从控制方式,前端传感器选用了新型的锥光偏振全息激光测头,并应用专用夹具来实现被测喷嘴零件的装夹和定位。最后,选取某个燃油喷嘴样件作为被测目标,应用所搭建的测量系统对其上的多个螺旋槽特征开展了重复测量实验,并解算得到了槽深、螺旋角和槽宽的几何尺寸,而且系统所达到的测量精度能够满足检测需求。     

数字式光栅测量系统角速率测量不确定度评定

简述了数字式光栅测量系统结构及其角速率测量方法,分析了该系统测量转台角速率的各影响量,评定了其角速率测量不确定度。     

一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法

全球定位系统（GPS）测姿技术主要是利用GPS载波相位和信号功率2种方法，但是测量信息单一且独立，针对旋转载体的测姿问题，提出一种基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法，通过融合GPS接收机天线信号功率和多普勒频率信息测量载体滚转角和滚转角速度。利用当前统计模型对滚转角和滚转角速度测量进行系统建模，根据滚转角预测估计值选取量测量，并提出自适应滤波，采用滚转角加速度估计自适应滤波算法，实现了对系统噪声方差阵的自适应调整，避免了滚转角加速度最值的选取问题，降低了噪声的影响。通过仿真验证了基于自适应滤波的GPS滚转角估计方法的可行性，结果表明该方法的测量精度高于无迹卡尔曼滤波（UKF）。      

Investigations of an integrated angular velocity measurement and attitude control system for spacecraft using magnetically suspended double-gimbal CMGs

This paper presents an integrated angular velocity measurement and attitude control system of spacecraft using magnetically suspended double-gimbal control moment gyros (MSDGCMGs). The high speed rotor of MSDGCMG is alleviated by a five-degree-of-freedom permanent magnet biased AMB control system. With this special rotor supported manner, the MSDGCMG has the function of attitude rate sensing as well as attitude control. This characteristic provides a new approach to a compact light-weight spacecraft design, which can combine these two functions into a single device. This paper discusses the principles and implementations of AMB-based angular velocity measurement. Spacecraft dynamics with DGMSCMG actuators, including the dynamics of magnetically suspended high-speed rotor, the dynamics of inner gimbal and outer gimbal, as well as the determination method of spacecraft angular velocity are modeled, respectively. The effectiveness of the proposed integrated system is also validated numerically and experimentally.     

转动惯量未知的非合作目标角速度估计方法研究

针对转动惯量未知的非合作目标的姿态角速度估计问题,将解算得到的非合作目标的惯性姿态作为测量信息,估计姿态角速度和姿态动力学参数（即转动惯量比）．首先,应用非线性控制系统的几何理论对待估计的状态扩展系统进行能观性分析．然后,利用UKF设计相应的滤波估计算法．仿真结果表明,本文所设计的方法能够精确估计出非合作目标的姿态角速度与转动惯量比．     

基于嵌入式汇编角位移变换器的设计

为满足飞行器舵机轴角位移信号测量、变换及数字传输,研制了一种嵌入式汇编角位移变换器。该变换器可接收中心程序指令,启动单片机微控制器,按照时序要求采集角位移传感器的输出信号,经过信号处理后进行数字化传输。通过产品研制,提高了产品的线性度,使这一重要性能指标达到0.05%,优于飞行器系统0.14%的使用要求。     

超流体陀螺相位波动噪声自适应抵消系统分析

针对超流体陀螺相位波动噪声影响陀螺角速度检测精度的问题,提出了一种基于递推最小二乘（RLS）算法的陀螺自适应噪声抵消系统。首先,建立了超流体陀螺的相位检测模型,得到了陀螺输出薄膜幅值和相位的关系。其次,考虑热运动的影响,建立了相位波动噪声的等效输入角速度模型,探索了陀螺参数对角速度噪声的影响,得到了陀螺角速度噪声幅值范围。在此基础上,考虑该角速度噪声与输入角速度的互不相关性,将超流体陀螺薄膜幅值解算输出的混合角速度信息作为抵消系统的期望输入,将相位波动噪声引起的角速度噪声作为RLS自适应滤波器的参考输入,通过自适应调节参数使得RLS自适应滤波器的输出与混合角速度信息的噪声部分相抵消。通过与最小均方（LMS）算法仿真对比表明,在大角速度、大噪声情况下,该抵消系统能够有效消除陀螺混合角速度信息中的噪声成分,且具有较快的收敛速度和较好的稳定性。      

基于嵌入式汇编角位移变换器的设计

为满足飞行器舵机轴角位移信号测量、变换及数字传输，研制了一种嵌入式汇编角位移变换器。该变换器可接收中心程序指令，启动单片机微控制器，按照时序要求采集角位移传感器的输出信号，经过信号处理后进行数字化传输。通过产品研制，提高了产品的线性度，使这一重要性能指标达到0.05%，优于飞行器系统0.14%的使用要求。     

MEMS陀螺随机漂移在线补偿技术

为了提高微机电系统(MEMS,Micro Electro Mechanical System)陀螺测量的精度,提出了一种陀螺随机漂移的在线补偿方法.在静态时在线建立随机漂移的自回归滑动平均(ARMA,Auto Regressive Moving Average)模型,并针对随机漂移模型随时间慢变的特性,引入虚拟噪声补偿技术加以补偿.针对载体运动状况的未知性,建立机动角速率模型.在此基础上采用自适应卡尔曼滤波技术对随机漂移和角速率进行实时估计.通过试验表明:随机漂移模型、角速率模型以及滤波算法能够满足姿态测量系统的动态应用需要,且姿态测量精度较补偿前有了显著的提高.     

基于GPS的载体角速度测量

利用GPS差分载波相位变化率测量信息,提出了一种基于 GPS进行载体角速度测量的方法,建立了测量数学模型,并进行了测量误差分析,最后进行 了计算机仿真。仿真结果分析表明,使用该方法可以得到较为满意的结果。