测量船分布式船姿船位测量仿真软件

在测量船建造和升级改造中提出采用分布式船姿船位测量体制来提高测量数据的精度。为检验新体制下测控软件及测控设备的正确性,设计一款分布式船姿船位测量仿真软件。首先介绍集中式和分布式船姿船位测量体制;然后提出可重构的测量船分布式船姿船位测量仿真软件设计方案,给出分布式变形和惯导测量仿真的数学模型说明,并分析提出基于配置的通用化仿真解决方案;最后给出应用验证。验证结果表明,仿真软件是正确和有效的,现已应用到实际任务演练中。     

基于双回路扩展卡尔曼滤波的惯性平台连续自标定

为解决传统的惯性平台连续自标定中,由于系统非线性强、状态向量维数大引起的滤波收敛速度慢、对滤波初始条件敏感等问题,研究了一种双回路扩展卡尔曼滤波方法。首先给出了平台连续自标定的误差模型;然后根据加速度计误差与导航误差之间的关系,对加速度计输出进行预滤波得到加速度计输出误差;同时通过分析陀螺仪误差在平台连续自标定过程中的传播特性,将耦合在加速度计输出误差中的陀螺仪误差解耦;最后以陀螺仪误差和加速度计输出为观测量,建立了陀螺仪和加速度计的扩展卡尔曼滤波方程,分别对陀螺仪和加速度计误差系数进行标定,实现双回路扩展卡尔曼滤波。仿真结果表明,该方法能够在900 s内以低于0.05%的相对误差标定出所有的平台误差系数,并且对滤波初始条件不敏感,可以有效地扩展连续自标定方法的实际应用。     

船载惯性测量单元姿态信息优化方法

随着海洋卫星通信技术的广泛应用，船载通信系统的需求量与日俱增。基于微电子系统的惯性测量单元主要用于测量船体姿态信息，实现姿态反馈与控制补偿，是船载卫星通信设备的核心器件。实际应用中通过卡尔曼滤波处理的惯性测量单元的姿态信息并不完善，经过分析惯性测量单元在运动过程中存在干扰性的有害加速度。分析了有害加速度的产生原因和对测量姿态的影响并提出姿态信息的优化方法。通过此优化方法可提升惯性测量单元的测量精度，增强船载通信系统的控制精度。     

基于时序挖掘的船载雷达引导建模

如何为航天测量船测量设备提供高精度的引导信息是航天测量研究中的一个重要课题。为此,提出一种基于时间序列的数据挖掘技术来研究目标运动规律的方法,进而完成预测目标未来行为等决策性工作。采用某次飞行试验任务的测量数据进行实验测试,并建立模型,对雷达观测数据的变化特性给出描述。将此模型应用于测量设备的预测,可提高船载雷达设备的跟踪引导精度。     

基于长短时神经网络的卫星陀螺仪故障检测

针对卫星陀螺仪故障检测中存在的冗余依赖、微小故障覆盖问题，提出一种基于长短时神经网络(LSTM)的故障检测方法。首先对卫星陀螺仪建模，考虑到卫星姿态控制回路对陀螺仪微小故障覆盖影响，利用半物理仿真平台采集陀螺仪正常与故障数据；然后使用部分正常数据训练LSTM神经网络，使得网络具有预测陀螺仪输出的能力，并将另一部分正常数据输入到训练好的网络模型，得到预测误差，进一步设定故障阈值；最后，将测试数据输入提出的故障检测模型，仿真验证其时效性和准确性。结果表明，在采样频率为10Hz时，对于陀螺仪的卡死、噪声以及偏差故障，基于LSTM神经网络的故障检测模型能在故障发生2s内检测出故障，并达到了98.9%的准确率。     

基于数值微分方法的卫星陀螺故障诊断(英文)

提出一种基于数值微分的卫星陀螺故障诊断方法。通过引入代数可观测的概念,将故障诊断问题转化为求解数值微分问题。并根据卫星姿态运动学方程证明了陀螺故障的代数可观性。然后通过高增益观测器的方法来近似姿态敏感器测量输出的数值导数,并利用李雅普诺夫理论分析和设计高增益观测器。基于陀螺故障的代数可观性和星敏感器测量输出的数值微分,可以直接得到陀螺组件的故障估计值。最后,通过突变、缓变和并发故障等仿真算例验证了算法的有效性,仿真结果表明所提出的方法不仅可以检测故障的发生,而且能够估计故障幅值。     

基于滑窗最小二乘陀螺仪故障检测

为了实现在轨卫星姿态控制系统中陀螺仪的故障检测,设计基于滑窗最小二乘的检测算法。算法在无需额外敏感器辅助前提下,通过监测三轴陀螺仪两两测量差值的多项式拟合系数的幅值和方差变化趋势,准确获得陀螺仪发生故障类型及时间。仿真结果表明,算法能够检测出多种故障模式,具有很好的工程应用价值。     

动力调谐陀螺仪李沙育图形输出机理分析

在对动力调谐陀螺仪测试时,将工作于跟踪状态的示波器分别接于两个力矩反馈通道的解调输出端,示波器上显示出椭圆形的李沙育图形。针对李沙育图形的机理,提出了动力调谐陀螺仪力矩反馈回路解调输出端产生周期性正(余)弦信号的原因,并分析了该周期信号的成因。同时提出了测量动力调谐陀螺仪惯性运转时间的一种方法。     

MEMS陀螺仪随机漂移误差研究

降低MEMS陀螺仪的随机漂移误差是提高陀螺仪性能的主要方法之一。基于随机序列时序分析法的基本原理，在对MEMS陀螺仪的初始测量数据采用均值估计法进行预处理后，对去除渐进项后的残差信号进行AR（1）建模，并依据该模型对残差信号进行了Kalman滤波，有效提高测量精度。通过对残差信号进行Allan方差的分析，分离出了陀螺仪随机漂移中的主要随机误差源。通过对具体测量数据的处理结果表明，经过这样的处理，陀螺仪噪声的零偏稳定性和速率随机游走分别提高了4倍和7倍。     

基于MEMS传感器的航天器振动特性测量方法研究及实现

为准确测量某卫星平台真实飞行过程发射主动段结构动力学响应及入轨阶段星板结构微振动特性,设计了一种新型MEMS振动测量系统,综合实现对卫星主动段及在轨阶段振动特性测量。针对卫星发射主动段振动冲击大、频谱范围宽且入轨段振动信号振幅和频率较低的特点,测量系统采用了大量程宽带压电式加速度计,以及国产MEMS加速度计和陀螺仪集成设计方案。卫星主动段各关键时段及在轨段各测量工况下的时域和频域冲击振动分析结果表明:测量系统压电加速度计、MEMS加速度计和MEMS陀螺仪均工作正常,测试数据完整有效,测量精度满足卫星结构动力学分析要求,输出结果符合指标要求,已具备产品化条件,具有广阔的应用前景。     

某卫星姿态角的确定和对测量部件的故障诊断

卫星三轴姿态的确定是对卫星进行姿态控制的基础,利用陀螺和红外敏感器互补的特性,并对测量所得到的数据进行处理,便可得到卫星姿态角的估计值。陀螺和红外地球敏感器是卫星姿态控制系统中关键的测量部件,两者的测量输出通过卫星运动学方程相关,有冗余关系,可以用于故障检测。本文对所设计的观测器进行了数值仿真,证实了其有效性,并直接利用所设计的观测器进行故障检测,首先得出陀螺和红外地球敏感器在各种故障下的输出残差曲线,然后分析陀螺和红外地球敏感器的不同故障对输出残差信号的不同影响,找出各种故障与不同输出残差的对应关系,从而确定发生故障的部件。     

空间冗余陀螺仪在轨标定方法

针对航天器冗余陀螺仪误差系数的在轨标定问题,利用模型置换方法建立 了冗余情况下的隐式标定模型,该模型结构简单,能够充分利用所有陀螺仪的测量信息。并 以美国EOS-AQUA卫星的冗余陀螺仪为背景,利用仿真方法分析了该模型的优良性能。结果表 明,利用模型置换方法能够有效提高误差系数标定精度,相对误差小于10％。
     

船载USB高速数传实时监测设备设计与实现

设计并实现基于RS-422接口和简化HDLC数据链路规程的船载USB高速数传实时监测设备。设备采用接口适配器实现对不同监测点的接口匹配,应用软件采用面向对象、通用化设计的思想,使用方便,能够及时发现和准确定位故障,解决了测量船内同步串口通信缺乏有效监测手段的难题。     

基于RBF神经网络的船载雷达速率陀螺动态性能检测方法

对航天测量船惯性导航系统船摇数据和伺服系统陀螺数据进行分析,提出基于RBF神经网络算法,利用同船装载的惯性导航系统船摇数据检测雷达伺服速率陀螺动态性能的方法,并通过计算机进行实际测量数据的仿真实验。实验结果验证了方法的可行性。     

捷联惯导陀螺仪冗余配置研究

为有效提高捷联惯导系统的可靠性，研究了捷联惯导陀螺仪冗余配置的原则和结构方案对比，选择及相应的可靠性评估与系统优化，通过采用加权最小二乘法等数据处理方法，给出了计算结果。结果表明工程上捷联惯导陀螺仪冗余配置应当而且能够实现系统最优化设计，选择最优配置结构。     

陀螺仪可靠性预计模型

位置陀螺和速率陀螺是控制系统中使用的两种主要惯性仪表.对每一种具体应用,要根据对陀螺仪的特定可靠性和技术要求,对陀螺仪进行专门的设计.业已发现,陀螺仪的运行特性同其性能和可靠性有直接关系.根据详细的故障模型分析,举出这两种陀螺仪的可靠性预计分析实例.讨论性能可靠性和工艺可靠性,使用不同的模型来确定各自的整个仪表的可靠性.采用米勒定理以及简化能量和统计安全因数法.可靠性论证采用了贝叶斯方法.     

火箭发动机涡轮泵转速遥测数据实时处理方法

火箭飞行试验过程中,一般通过连续处理测量设备输出的脉冲周期计算发动机涡轮泵转速.受测控站接力跟踪及接收条件限制,遥测数据存在不连续、短时中断等现象,极易造成数据处理错误.通过研究脉冲参数在传输时的状态及状态转移,并对实时跟踪时出现的数据中断、异常值处理等情况进行分析,提出一种基于有穷自动机理论的处理模型,有效解决了测量...     

自由陀螺仪不开锁故障分析

对某型自由陀螺仪不开锁故障的原因进行了分析，采取针对性措施，解决了该陀螺仪不开锁故障。     

基于四元数估计角速率的陀螺故障定位

当卫星速率积分陀螺的配置冗余度不满足一致性检验条件时，不能单纯利用硬件冗余实现陀螺的故障定位。鉴于角度和角速度敏感器的输出通过卫星运动学相关，本文利用姿态测量敏感器的输出来诊断陀螺故障。首先根据姿态测量敏感器的输出得到卫星姿态四元数，进而根据四元数动力学方程得到粗略的姿态角速度信息，并将此角速度作为输出信息用于对卫星动力学方程的滤波，从而得到较精确的角速度信息，为单冗余度陀螺组件的故障定位提供解析冗余信息。利用四元数方法可以避免出现奇点。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于主元分析法的液体火箭发动机传感器故障检测与诊断

针对液体火箭发动机的压力、温度、流量等传感器数据,给出了一种基于主元分析法的传感器故障检测与诊断方法。该方法能够在对测量参数相关性分析的基础上,将传感器测量值所组成的测量空间分解为主元和残差两个子空间,通过传感器实际测量数据与正常数据矩阵在残差子空间投影的比较,对传感器的故障进行检测与诊断。以某型LRE传感器组为研究对象,通过故障模拟,给出了该方法对4种典型传感器故障的检测与诊断实例。结果表明主元分析法对LRE传感器具有很好的故障检测和故障诊断能力。