加速度计贮存稳定期分析

在石英挠性加速度计有限元仿真分析的基础上,得到了加速度计标度因数稳定性随温度及时间的变化数据,采用乘积型最小二乘曲面拟合方法对标度因数稳定性、时间、温度数据进行拟合,建立了标度因数稳定性的加速退化近似模型;考虑不同产品间的分散差异和试验测试误差,对加速退化近似模型进行随机化处理,基于一阶泰勒展开计算方差的方法,给出含置信度的加速退化近似模型;结合加速度计贮存条件,进行基于模型的贮存稳定期分析,得到贮存条件下给定稳定性判据时的加速度计稳定期;同时,也可以给出加速度计稳定性评价结果,判断某贮存条件下贮存一段时间后的稳定性是否能够满足要求.     

SINS外场系统级标定方法的优化——最佳六位置

静态多位置标定问题,不同位置编排方式会影响辨识精度.针对六位置标定方法,通过建立位置编排与惯组9个误差参数(加速度计零偏、标度因数误差和陀螺零偏)标定精度之间的关系,将惯组位置编排问题转化为Fisher信息矩阵的优化问题,并在A-最优、D-最优和E-最优3个优化指标下,给出了惯组位置编排的最优方案,通过仿真与满足可辨识条件的一组位置编排比较,结果表明最优方案能够提高加速度计零偏和标度因数误差的标定精度.      

光纤陀螺温度影响与误差补偿

温度性能是光纤陀螺工程化面临的难题之一,建立温度模型是提高光纤陀螺温度性能的有效方法.从理论上推导了光纤陀螺零偏、标度因数温度误差是由于热作用于光纤环导致光路非互易性所引起.分析了光纤陀螺热源产生的两个主要原因:光纤陀螺内部有源器件工作过程中产生的热;外界环境温度变化引起光纤环内部温度场分布变化.二者对光纤陀螺的影响是随机的,引起的光纤陀螺零偏漂移和标度因数误差可以通过建立温度模型进行补偿.采用线性回归方法,建立了光纤陀螺零偏温度漂移模型和标度因数温度模型,对光纤陀螺输出数据进行补偿,有效改善了光纤陀螺温度性能,实验验证了模型的正确型和补偿算法的有效性.      

基于模糊理论的加速度计标度因数稳定性分析

运用模糊理论描述了影响加速度计标度因数稳定性诸多因素的不确定性问题,针对其中的磁钢磁感应强度和石英摆片热膨胀系数两类稳定性影响因素,给出了其三角模糊数区间,并通过该型加速度计的磁-结构耦合ANSYS分析求出了在模糊参数不同组合下的仿真输出,根据仿真输出结果获得了标度因数模糊稳定区间,给出了加速度计标度因数稳定性分析流程及实例.分析说明了基于模糊理论的稳定性分析方法可以为加速度计加速稳定试验截止条件提供依据,对提高加速度计标度因数长期稳定性水平具有重要意义.     

不完全加速退化的三参数幂模型线性化方法

针对加速度计零偏和标度因数不完全加速退化数据的非线性预测问题,提出一种加速度计加速退化的三参数幂函数模型线性化方法.该方法假设三参数幂函数退化轨迹模型的幂指数与加速应力无关,考虑到不同应力水平的试验时间相当时,较高应力下的参数退化速率较快,其退化轨迹与较低应力水平的相比,退化量更加接近性能参数的失效阈值,而低应力水平下退化量与失效阈值差距较大,因此最高应力水平下的退化轨迹更能反映加速度计性能参数的长期非线性退化规律.据此进一步提出了加速退化数据三参数幂函数模型幂指数确定的均方相关系数最大化原则,该原则通过高应力水平试验数据确定模型的幂指数,由此实现三参数幂函数模型的线性化,克服由于初值敏感而导致模型预测时稳健性较差的问题.为加速退化轨迹非线性模型的预测提供了一种工程化方法.     

石英挠性加速度计温度特性测试与建模

为分析石英挠性加速度计在不同温度条件下的特性和规律,对加速度计两个主要参数偏值K₀和标度因数K₁的温度特性测试方法进行研究。根据变温速率和保温时间建立了加速度计的静态和动态温度曲线,并在不同的温度条件下对两只加速度计样品进行测试。利用最小二乘法对测量得到的加速度计温度特性进行建模,并提出通过温度特性曲线评判加速度计性能优劣的基本方法。最后将温度特性模型应用到系统精度补偿上,并取得了较好的效果。     

加速度计加速退化机理模型建模方法

针对传统加速退化试验方案设计缺乏机理模型支持的问题,给出一种基于主机理层试验、关键部件仿真、参数解析和系统辨识于一体的加速退化机理模型建模方法.调研相关资料确定影响产品参数变化的主机理,通过主机理层试验得到有限元仿真输入参数,结合有限元仿真得到产品关键有限元输出参数,同时利用解析方法得到有限元输出参数和产品参数之间关系,根据系统辨识方法建立了加速退化机理模型.以加速度计为例,建立了加速度计标度因数稳定性加速退化机理模型,将模型结果与其在常温贮存条件下结果进行对比分析,结论显示该方法的有效性.     

加速度计加速退化机理一致性边界确定方法

以加速退化模型——Arrhenius模型为研究对象,发现加速度计在加速试验过程中,保持加速机理不变的应力与退化轨迹斜率存在密切关系.通过针对退化轨迹模型分别为一次函数、指数函数和幂函数三种常见情况,从激活能不变角度推导出保证加速度计加速机理不变的应力-斜率公式,然后基于退化轨迹斜率区间检验提出了一种加速机理一致性条件确定方法,最后根据加速度计恒定高温标度因数稳定性退化仿真试验数据,准确得到了保持加速度计标度因数稳定性退化机理一致的应力边界,验证了该方法的可行性.     

卫星用光纤陀螺三轴组合的关键技术

研究了空间环境对光纤陀螺各项指标的影响,设计了一种新颖的卫星用光纤陀螺三轴组合.针对空间辐射、温度循环和真空环境对光纤陀螺的影响进行了模拟实验,通过分析实验数据得到了空间环境对光纤陀螺主要参数的影响机理.利用最小二乘滤波的方法建立了偏置误差模型,利用查表法建立了标度因数误差模型,并用现场可编程门阵列(FPGA)实时进行零偏和标度因数补偿,补偿后陀螺输出零偏稳定性为0.1(°)/h.同时详细分析了陀螺在空间低角速度环境下产生死区的原因,并利用周期相位扰动调制的方法消除了死区.在卫星用光纤陀螺三轴组合的设计中,实现了光源复用和冗余、空间主动和被动防护措施、在轨故障诊断等技术.      

用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法

针对加速度计标度因数在轨标定精度低、成本高,需要其他辅助设备且难以工程实现等问题,提出了一种利用杆臂效应在轨标定加速度计标度因数的方法。用该方法对加速度计进行在轨标定,只需要惯组旋转机构按照给定的速率匀速旋转,根据惯组内陀螺仪及加速度计的输出即可解算出加速度计的标度因数。分析了标定原理,建立了标定模型,推导了误差系数的分离算法。通过地面试验验证了方法的有效性。     

CHAMP卫星加速度计标校参数序列的谱分析

给出了利用能量守恒方法求定CHAMP卫星加速度计标校参数的基本原理和算法．对2001年8月-2003年12月共约两年半的CHAMP卫星加速度计数据进行了标校,导出了尺度、偏差和偏差漂移参数的时间序列,分别采用最小二乘谱分析和抗差谱分析对这些时间序列进行了分析．结果表明,尺度、偏差和偏差漂移参数都有明显的周期变化,但各主周期项略有差异．尺度的主周期是441d、220d、126d和13．4d的周期变化,其中220d和441d的周期变化的贡献相对较大．偏差中有明显的220d、126d和13．4d周期变化,各周期变化的贡献几乎相当;偏差漂移的主周期是220d、13．4d和9d的周期变化,其中13．4d的周期变化最为显著,几乎比其他周期项变化高出一个数量级．另外尺度和偏差参数还有明显的长期变化,而偏差漂移参数的长期变化不明显．     

基于相关向量机的MEMS加速度计零偏温漂补偿

应用相关向量机（RVM,Relevance Vector Machine）回归预测方法建立了基于RVM的零偏温漂预测补偿模型,利用温度值和温升速率作为输入可预测不同温变过程下的加速度计零偏温漂,探讨了不同训练样本数量、核函数类型和不同的核函数宽度对预测补偿效果的影响,最后应用环境温度试验数据对模型进行检验和验证.结果表明：基于RVM的零偏温漂预测补偿模型能够有效的预测微机械（MEMS,Micro Electro Mechanical Systems）加速度计零偏温漂,模型预测的均方根误差小于1%,补偿后滞环误差最大由0.06g缩减为0.015g.     

CHAMP and GRACE accelerometer calibration by GPS-based orbit determination

Current and planned Earth observation missions are equipped with highly sensitive accelerometers. Before using the data, the instrument has to be calibrated by determining scale and bias parameters for each axis. Here, the accelerometer measurements are used in a GPS-based reduced-dynamic orbit determination approach, replacing the non-gravitational force models, and nominally daily calibration parameters are estimated. Additional empirical accelerations are estimated to account for deficiencies in the applied force models. This method is applied to 5 years of CHAMP and GRACE data, resulting in an orbit precision at the level of a few centimeters. In along-track direction the calibration parameters can be estimated freely, scale factors of 0.96 ± 0.014 and 0.95 ± 0.015 are obtained for GRACE A and B, and 0.85 ± 0.024 for CHAMP. A constant scale factor results in the smoothest bias series, with clear trends and occasional jumps. In radial and cross-track direction tight constraints to a priori biases have to be applied. Furthermore, the determined orbits are analyzed with respect to reference trajectories, and SLR, phase and KBR residuals are presented.     

MEMS陀螺仪随机误差滤波

针对微机电系统(MEMS,Micro Electromechanical System)陀螺仪的随机漂移,基于小波多尺度分析,利用bior1.5小波对陀螺仪的随机漂移进行深度为4的分解,重建各尺度信号,采用时间序列方法对陀螺仪各尺度随机漂移进行建模,与传统时间序列方法建模相比,降低了模型的预测误差.并构建了模糊自适应Kalman滤波,利用模糊控制方法基于残差均值与方差差值对噪声方差阵进行实时调整,提高对重建后的各尺度信号随机噪声滤波效果.通过一系列对比实验证明,基于多尺度分析的模糊自适应Kalman滤波对于消除MEMS陀螺仪随机漂移误差作用明显.通过Allan方差分析,滤波后的数据各随机误差项均得到有效减小.     

卫星重力测量中加速度计在轨参数校准方法研究

文章介绍了静电悬浮加速度计的基本工作原理,概述了目前卫星重力测量中加速度计参数的在轨外部校准方法,讨论了利用推进器推力、卫星旋转产生的离心力、引力开展加速度计标度因数在轨实时标定的可行性。