静电悬浮加速度计的地面重力倾角标定方法

静电悬浮加速度计是重力场测量卫星上的主要载荷之一,其传感头（飞行件）需要在环境试验前后进行地面重力倾角标定。由于敏感轴之间的耦合机理不同于传统加速度计,所用的模型方程亦有所差别;由于失准角远大于量程范围内的重力倾角,无法采用传统的静态标定法确定模型方程各参数。必须采取技术措施使得三阶非线性系数可以忽略,才能在专用摆台上用动态标定法大致判断标度因数和检验成对加速度计模型方程各参数的一致性,用电模拟法得到二阶非线性系数。对动态标定法,提出了防止频谱泄漏和幅度谱中压低噪声干扰幅度的措施。对电模拟法,用实例给出了具体实施方案和效果。
     

基于斩波技术的静电悬浮加速度计驱动电路噪声抑制方法研究

静电悬浮加速度计驱动电路作为整机噪声的主要来源之一,其低频噪声性能直接决定静电悬浮加速度计整机分辨率。为满足静电悬浮加速度计驱动电路超低测量频带内（1mHz~1Hz）噪声均低于5×10-5V/Hz1/2要求,依据斩波稳定技术对于低频噪声的抑制作用,设计了基于斩波稳定技术的静电悬浮加速度计驱动电路。对实际电路进行测量,利用静电悬浮加速度计噪声曲线拟合测量结果。结果表明,经斩波后驱动电路低频噪声转折频率与低频噪声均下降一个数量级,在测量频带内电路噪声均低于2×10-5V/Hz1/2,满足了设计指标要求。     

静电悬浮加速度计控制器设计分析

对静电悬浮加速度计控制器的设计进行了详细的理论分析,得出了加速度计控制系统稳定时,必须满足的加速度计电容极板和检验荷载的距离参数、电极板面积参数、电压参数与检验荷载的质量以及气体阻尼系数与控制器参数之间的关系式,并进行了计算机仿真试验,证明该关系式是正确的,可用于静电悬浮加速度计控制器分析设计。     

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。     

加速度计二次奇异项系数的形成机理与标定方法

讨论了加速度计二次奇异项系数koq的形成机理及标定方法.分析表明,在离心机上进行加速度计标定时,离心机转臂的拉伸、加速度计敏感质量的偏移、离心机主轴的圆锥运动、主轴的速率平稳性、以及脉冲捕获式加速度计的发热等都会引入附加的二次奇异项系数koq并且证明了加速度计进行离心机试验时,如果不引入koq系数或不补偿相应的误差源,将对k3和k10等系数的标定精度产生影响.在误差模型中加上这一项,有助于提高加速度计的标定精度,从而提高导航精度.但是在加速度计实际应用中,对koq的补偿并不是必须的.     

精密离心机误差对石英加速度计误差标定精度分析

分析了离心机各个误差源,用齐次变换法精确地计算了产生的向心加速度,给出了向心加速度、重力加速度和哥氏加速度在加速度计坐标系下的分量,推导了被试加速度计输入加速度的精确表达式。在给出石英摆式加速度计在精密离心机上标定时的误差模型的基础上,着重讨论了误差模型系数的计算值与离心机误差之间的关系。根据仿真结果找出了某些离心机误差对加速度计误差系数标定的影响关系,为按照加速度计的标定精度来确定离心机的精度打下了理论基础。     

一种重力测量卫星静电加速度计在轨标定算法

静电加速度计是低低跟踪(SST-LL)重力测量卫星的关键载荷之一,其性能直接影响地球重力场空间变化率的测定结果。为了确保静电加速度计长期在轨工作,结合扩展卡尔曼滤波估计算法,提出了一种应用动力学方法确定静电加速度计校准参数的算法。首先建立静电加速度计及K频段测距(KBR)系统的量测模型;然后将高精度地球重力场模型和静电加速度计观测数据代入扩展卡尔曼滤波算法的状态方程中,将KBR系统观测数据代入观测方程中,建立静电加速度计在轨标定模型。数学仿真结果表明:静电加速度计的标度因子和零偏估计误差均在0.2%以内,实现了卫星静电加速度计较为精确的标定。     

高精度加速度计测试标定系统的构建

加速度计是惯性导航系统的重要测量器件之一,加速度计的发展趋于高精度、小型化的特点,高精度加速度计的测试标定也面临前所未有的挑战.针对偏值重复性优于0.1 μg,标度因数重复性优于0.1 ppm的高精度加速度计的测试标定系统的构建,通过对加速度的输出参数模型、输入信号的给予能力以及输出信号的获取能力等方面进行综合分析,识别出稳定重力场、高精度位置转台、精密采样电阻、高精度信号采集系统、恒定的测试温度等影响高精度加速度计标定结果的关键因素并对其进行了验证,为构建高精度加速度计测试标定系统提供依据.     

陀螺加速度计误差模型系数离心机测试方法研究

提出了一种在带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的方法。阐述了其测试原理，指出这种带反转平台的测试原理改善了陀螺加速度计离心机测试的环境条件。所提出的测试方案和辨识方法解决了陀螺加速度计在精密离心机上进行高g测试时，受到离心机大臂旋转牵连运动影响的关键问题，并提出分离和精确标定陀螺加速度计误差模型系数的数据处理方法，解决了反转平台引入后造成的正弦输入问题。     

捷联惯导系统内杆臂补偿方法及试验验证

在实际捷联惯组中,三只加速度计的比力测量对应于不同的点位置,如果直接作为捷联惯导算法的输入,角运动条件下会引起导航误差。对于加速度计非正交安装情形,在常规静态标定模型基础上,推导了考虑内杆臂效应后的动态标定模型。以导航速度为观测量,建立了加计组合内杆臂补偿的一般模型方程。针对激光捷联惯性组合,设计了简便的试验方法用于辨识内杆臂参数,高强度的摇摆试验表明内杆臂补偿有效地提高了导航精度,速度误差降低达77%以上。       

传感器安装对爆炸冲击测试结果影响的试验研究

为了找到爆炸冲击测试结果精确度的影响因素,利用轻气炮冲击试验装置作为冲击源,设计了专用对比工装,模拟安装过程中的实际操作因素的影响程度。以压阻式传感器为研究对象,以激光多普勒测振仪校准结果为基准,对比耦合剂种类、连接螺栓规格、表面粗糙度、安装力矩以及传感器安装数量等因素对测试结果的影响。结果表明前4种因素对冲击测试的影响较小,均在3 dB的容差范围以内;而传感器安装数量和与被测对象的连接方式对冲击测试结果影响较大。     

Microscope in orbit calibration procedure for a test of the equivalence principle at 10(-15)

The scientific objectives of the MICROSCOPE space mission impose a very fine calibration of the on-board accelerometers. However the required performance cannot be achieved on ground because of the presence of high disturbing sources. On-board the CHAMP satellite, accelerometers similar in the concept to the MICROSCOPE instrument, have already flown and analysis of the provided data then allowed to characterise the vibration environment at low altitude as well as the fluctuation of the drag. The requirements of the in-orbit calibration procedure for the MICROSCOPE instrument are demonstrated by modelling the expected applied acceleration signals with the developed analytic model of the mission. The proposed approach exploits the drag-free system of the satellite and the sensitivity of the accelerometers. A specific simulator of the attitude control system of the satellite has been developed and tests of the proposed solution are performed using nominal conditions or disturbing conditions as observed during the CHAMP mission.     

捷联惯导系统中加速度计的时延补偿研究

In view of the phase shift characteristic inconsisteny between gyros and accelerometers in actual SINS (Strapdown Inertial Navigation System), it’s found that non synchronization velocity errors are considerable under SINS angular motion. Through SINS systemic test, a simple and convenient way to identify the accelerometer time delay parameter is proposed. In this way, a rolling test in gravity fields is designed and the relations between accelerometer time delay parameter and the system’s velocity error are obtained. Moreover, two kinds of methods for non synchronization velocity error compensation are given: one is the time delay extrapolation based on the transfer function model of accelerometer and the other is the velocity error direct compensation based on SINS velocity update algorithm. Finally, by using fiber optic gyro SINS, some experiments are carried out and the results verify that the navigation system’s accuracy is improved effectively and the theoretical analysis is correct.     

惯导平台误差快速自标定方法研究

针对惯导平台误差系数标定问题提出了一种平台连续旋转条件下的误差系数自主标定方法.建立了基于框架角动力学方程的平台连续翻滚模型,平台旋转时,系统的框架角和加速度计输出包含了陀螺仪、加速度计的全部误差.利用李导数及输出灵敏度理论全面分析了连续翻滚路径下惯导系统的可观测性.提出了一种结合传统多位置试验的平台连续翻滚自标定方案.仿真结果表明该方案可以在较短的时间内完成平台系统误差系数的高精度标定.     

无陀螺系统构型安装误差标定及补偿方案分析

讨论了一种九加速度计构型安装误差的标定方法与补偿方法。根据九加速 度计无陀螺惯性系统的安装方式,设计了一种能标定九个加速度计共45项构型安装误差的标 定方法。针对九加速度计构型特点,给出了九加速度计导航误差的补偿方案,该方案能够用 一个反馈系统表示。理论分析与仿真计算表明,在给出的标定方案中,方向安装误差标定精 度较位置安装误差要高,而且转台角速度对位置安装误差的标定精度影响较大,对方向安装 误差影响很小;补偿方案实现方便,能够补偿85％以上的导航误差。
     

一种捷联惯导系统加速度计时间延迟参数标定方法

针对光学陀螺捷联惯导系统(SINS)中石英挠性加速度计相对光学陀螺仪低频输出相位特性不一致引起的时延问题，研究了一种加速度计时间延迟参数标定方法。在滚转角运动环境下，对影响导航速度的初始对准误差、加速度计测量误差和陀螺仪测量误差进行了详细分析，建立了各个误差源与导航速度误差的关系式；结合50型激光捷联惯导系统的精度指标和滚转轴“指北”条件，对导航速度误差方程进行优化，实现时间延迟参数的标定和补偿。通过数学仿真校验了标定方案的可行性，作为后续深入研究的基础。     

基于空间分割的影像条带噪声去除方法

光学遥感卫星影像中包含系统条带噪声和随机条带噪声,由于多种因素的干扰,即使进行系统条带噪声去除后,仍残留部分随机条带噪声。文章通过分析现有卫星遥感影像中的随机条带噪声特性,基于常规的随机条带噪声去除方法,提出一种新的基于空间分割的条带噪声去除算法。该方法以影像的均值、中值以及梯度值构建判定准则,将影像分为动态范围变化较小的多个区域,同时将地物边缘单独提取出来予以保留;然后采用标准矩匹配的方法对单独区域进行处理,在剔除噪声的同时抑制灰度畸变的产生;最后采用中巴地球资源卫星04星（CBERS-04）数据作为试验对象进行了随机噪声去除试验,试验结果表明新方法在去除随机条带噪声的同时很好的保持了原始影像的纹理信息。     

船载遥测接收信道门限特性的研究

对船载遥测接收信道一项最重要的传输特性———门限特性进行理论分析,并指出门限特性对执行测控任务和设备性能检测的特殊意义。首先阐述门限效应产生的本质即增加传输带宽是在恶化输入信噪比的前提下提高输出信噪比,输入信噪比的域值即为门限。结合各种不同的船载遥测信道门限输入信噪比,提出统一的、具有普遍意义的标定方法:即调制度定标和载波信噪比的标定。根据信道本底噪声的不同,又分为射频有线和无线两种测试方式,给出了详细的测试过程和步骤。最后还分析双模环电路由于实现了载波的动态跟踪而能显著降低门限效应。