超导重力仪器:机遇与挑战

超导重力仪器是利用超导电性构建的精密相对重力测量仪器，其工作于4.2K液氦温度，具有仪器固有噪声低、稳定性好的特点。阐述了超导重力仪和超导重力梯度仪两种仪器的工作原理与技术特征，简要介绍了作者所在课题组超导重力仪器研制的进展情况。分析了我国资源勘查用航空超导重力梯度仪研制所面临的机遇与挑战，提出了应对技术挑战的策略方法。     

航空重力测量重复测线数据处理技术研究

航空动态重力测量是快速获取地球重力场信息的有效手段,从广泛噪声中高精度提取重力信息的数据处理技术是重力测量的关键环节。本文首先分析了测量噪声的来源及误差特性,且明确了现阶段常用的有限冲激响应（FIR）低通滤波器可以有效滤除高频噪声。其次,针对动态特性误差和偶然误差,提出基于经验模态分解（EMD）的误差分离方法。再次,提出了适用于多条重复测线的系统平差方法,有效抑制了低频系统误差的影响。最后,对航空实测数据进行了处理。试验结果表明,基于EMD的误差分离方法将内符合精度从2.86mGal提升至0.75mGal,重复测线系统平差方法将精度进一步提升至0.28mGal。该研究对提升航空重力测量系统在数据处理技术成熟度及实用化水平方面有重要意义。     

平台式重力仪航空重力测量数据后处理技术研究

针对航空重力测量对数据后处理的要求,结合平台式重力仪系统的组成与工作原理,在重力异常信号的频域特征基础上,设计出一套有严格频域规范的航空重力数据后处理流程,并对某海域实测数据进行了处理。结果表明,重力异常值内符合精度为12条东西测线达到0.43mGal/140s和0.84mGal/100s,4条南北测线达到0.39mGal/140s和0.79mGal/100s;以同测线GT-2A单次测量结果为标准值统计标准差,12条东西测线为0.72mGal/140s和0.98mGal/100s,4条南北测线为1.41mGal/140s和1.53mGal/100s。结果表明,设计的航空重力测量数据后处理方法可以实现重力异常信号的高精度提取。     

重力和重力梯度基准图构建的多参量联合网格化

高精度、高分辨率的重力及重力梯度基准图是决定潜艇水下辅助导航定位精度的关键因素。我国海洋重力测量目前的主要比例尺为1:1000000，在局部区域可达1:500000，测线间隔分布相对稀疏。传统的网格化插值技术在远离测点位置时容易产生虚假异常，或异常特征发生偏移。构建了全张量重力梯度数据的6个梯度分量的联合网格化方法,利用各个梯度分量与引力位在波数域中的关系重构了引力位，实现了重力和重力梯度数据的再计算，从而实现了网格处理。通过模型数据和实测数据，验证了该方法在插值异常分辨率和位置准确性上具有优势。     

航空重力仪/梯度仪惯性稳定平台研制现状

惯性稳定平台可以隔离外部扰动对重力仪或重力梯度仪的影响,改善重力测量环境、提高重力测量精度,在航空重力测量领域意义重大,应用前景广阔.本文针对国内外多个国家的航空重力仪惯性稳定平台研制情况,以及承载不同类型重力梯度仪的惯性稳定平台研制现状进行了评述,并讨论了平台研制中的一些关键技术,最后进行了前景展望.     

半球谐振陀螺质量不均匀性调平技术研究综述

半球谐振陀螺是具有精度高、质量小、寿命长等特点的新型固态陀螺,在航海、航空、航天等领域有着广泛应用前景。半球谐振陀螺的质量不均匀性调平技术是制造高精度半球谐振陀螺的关键技术。针对半球谐振陀螺质量不均匀性调平技术,首先对谐振子性能影响最大的四次谐波缺陷辨识方法及其关键性能指标发展现状进行了分析;其次,对影响谐振子性能的一次、二次、三次谐波缺陷辨识方法进行了归纳梳理;然后,总结分析了谐振子四类调平工艺——传统机械加工、化学刻蚀、激光刻蚀和离子束刻蚀的工艺方法及特点;最后,展望了谐振子调平技术待解决的问题及未来研究的重点。     

一种补偿惯性平台基座不水平的转位算法

针对静基座平台系统调平进行了研究, 详细分析了四轴平台系统台体坐标 系、框架坐标系及基座坐标系间的空间关系,推导出了台体不同位置调平时框架角间的 关系,设计了补偿平台基座不水平的转位方法。当基座不水平角度较大时,通过该方法 可将平台直接转位至调平角度附近,不需经过粗调平便可直接进入精调平,从而可以使 平台系统的工作过程得到简化,对于提高平台的任意位置转位及自标定、自瞄准效率有 重要意义。     

汽车液压调平系统的全自动改进

针对某型汽车手动液压调平系统在使用过程中暴露出的调平精度不足、展开／撤收时间偏长的问题，进行液压调平系统的全自动改进。试验表明，改进后系统的调平精度及调平时间完全满足要求，且性能稳定，工作可靠。     

金属振动陀螺调平方案设计与比较

金属振动陀螺是一种低成本、 轻小型的新型固体波动陀螺,在战术级应用领域具有广大的应用前景.金属振动陀螺谐振子的频率分裂直接反映陀螺的性能指标,频率分裂可以通过机械调平的方式进行修正.对金属振动陀螺的调平方法进行了梳理和比较,提出了质量修正、刚度修正2种调平思路和增加、 去除材料等5种修正方法.通过对各种调平修正方法的比较,选择激光去重法对谐振子顶面进行质量调平修正,并进行实验验证.实验结果表明,该方法修正后,在保持品质因数基本不变的情况下,谐振子的频率分裂由5.3Hz降低到0.9Hz,陀螺的零偏稳定性由55(°)/h降低到6(°)/h,性能指标提高了1个数量级.     

单轴航空涡扇发动机数学模型辨识

依据某型单轴航空涡扇发动机试车数据辨识建立了发动机的全包线、全工况实时动态数学模型。由于试车数据所含噪声较大,辨识方法采用了先建立稳态模型,进而建立实时动、静态数学模型的方法,这种方法可以通过辨识稳态点来消除噪声。验模表明,所建模型精确度很高,且能准确反映发动机性能,并满足实时性需求。     

民用飞机定水平设施研究综述

中国民航适航规章第25部第871条款要求必须有确定飞机在地面处于水平位置的设施,以方便实现飞机姿态的调平。针对民用航空主流机型的定水平设施进行了归纳和分类,并逐类进行了分析研究,为国产民用飞机定水平设施的设计提供了重要参考。     

量子重力梯度仪研究进展

重力梯度是重力位的二阶微分,对地球密度扰动具有更高的分辨率,能够更加精细、全面地反映重力位在空间上的变化.高精度重力梯度测量在地质调查、地球重力场测绘、惯性导航以及基础科学研究等方面发挥着重要作用.量子重力梯度仪是近年来快速发展的一种基于激光操控原子技术的新型高精度重力梯度测量设备,具有测量精度高、长期稳定性好等特点,...     

粒子群优化算法在网络计划资源优化中的应用

对粒子群优化算法在网络计划资源优化中的应用进行了探讨,首先,介绍了粒子群优化算法的基本原理,给出了网络计划中工期固定一资源均衡优化问题的优化目标和数学模型;然后,详细介绍了粒子群优化算法实现网络计划资源优化的算法流程及其编程实现,对典型网络计划进行优化的结果表明粒子群算法可以较好地实现网络计划资源优化。     

基于强跟踪UPF的重力梯度辅助定位方法

针对重力梯度辅助定位中,存在重力梯度的强非线性分布及系统模型偏差等问题,将STUPF引入匹配定位过程。该方法根据残差信息实时调节系统状态跟踪能力,有效应对模型偏差对定位的影响。基于真实INS数据的仿真实验结果表明,STUPF可达到较好的定位效果,且与标准PF、GPF算法相比,其在定位的精度、稳定性及运算量上具有一定优势。     

Autonomous orbit determination using epoch-differenced gravity gradients and starlight refraction

Autonomous orbit determination via integration of epoch-differenced gravity gradients and starlight refraction is proposed in this paper for low-Earth-orbiting satellites operating in GPS-denied environments.Starlight refraction compensates for the significant along-track position error that occurs from only using gravity gradients and benefits from integration in terms of improved accuracy in radial and cross-track position estimates.The between-epoch differencing of gravity gradients is employed to eliminate slowly varying measurement biases and noise near the orbit revolution frequency.The refraction angle measurements are directly used and its Jacobian matrix derived from an implicit observation equation.An information fusion filter based on a sequential extended Kalman filter is developed for the orbit determination.Truth-model simulations are used to test the performance of the algorithm,and the effects of differencing intervals and orbital heights are analyzed.A semi-simulation study using actual gravity gradient data from the Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer (GOCE) combined with simulated starlight refraction measurements is further conducted,and a three-dimensional position accuracy of better than 100 m is achieved.     

激光跟踪仪在全机水平测量的应用

简要介绍了传统飞机全机水平测量方法的优缺点,以及激光跟踪仪系统(Laser Tracker System)测量的基本原理,并对水平测量的可行性进行了讨论。     

一种基于火箭橇轨道的动基座重力 测量系统评价方法

传统的重力仪精度评价方法为重力仪测量值与静态定点值或飞行状态下的重力线网格参考值进行比较,根据差值或相对异常值来评价重力仪的精度指标,但其缺点是飞行轨迹重复性差.火箭橇轨道是进行火箭橇测试的重要组成部分,它严格按照设计建设,长达数公里,拥有完整已知的地理数据信息,且沿着火箭橇轨道布有众多的绝对重力基准点.提出一种基于火箭橇轨道的重力测量系统评价方法,通过火箭橇轨道上的众多绝对重力基准点和重力仪测量得到的重力值比较,评价重力仪的精度指标性能.其优点是该方法能够连续、快速、可重复评价重力测量系统的精度指标,为重力仪研制提供精确的评价手段和鉴定方法.     

Leveling of Analytic Platforms

Use of an analytic platform or strapdown system requires that the system em be initially leveled just as a conventional multigimbaled platform must be leveled. The process of leveling involves the determination of the orientation between the local vertical and an instrumented reference nce frame. With a conventional platform it is quite common to use a pair of servo loops to precess the inner gimbal until gravity signals are nulled on two orthogonally mounted accelerometers. The input axes of these two accelerometers thus define the horizontal plane and the platform is said to be leveled. A strapdown system, however, lacks the physical entity of the inner gimbal and consequently cannot be physically precessed into verticality. The method of leveling is nonetheless analogous if we consider the computational reference frame of the analytic platform to be the "alter ego" or counterpart of a physical inner gimbal. In general, strapdown leveling techniques can be divided into two categories: closed-loop leveling and open-loop leveling. These two techniques are quantitatively developed and discussed in this paper.     

动平台条件下基于全站仪的标校技术

舰船靠泊码头进行起降引导系统标校时,甲板处于晃动状态,架设在甲板上的全站仪无法满足置平要求,针对这一问题进行了动平台条件下基于全站仪的标校技术研究。首先,建立全站仪测量数学模型,以全站仪在动态条件下的测量数据为基础,将测量数据经空间几何运算后求得任意两目标点在甲板固连坐标系下的相对位置;其次,根据空间物体几何不变的性质,设计实验进行不同倾斜条件下的全站仪数据测量和相对位置偏差求解;最后,通过仿真分析了测量误差对相对位置平均偏差的影响。结果表明,全站仪在动平台条件下其测距、测角精度能满足标校要求。