2022年国外惯性技术发展与回顾

惯性技术广泛应用于海、陆、空、天各种载体的导航、定位与控制。通过对2022年的IEEE惯性传感器与系统会议、DGON惯性传感器系统会议、MEMS国际会议和圣彼得堡组合导航会议等惯性技术相关会议文献以及惯性技术领域相关机构披露的动态信息进行的详细梳理,总结了光学陀螺、微机电(MEMS)陀螺、半球谐振陀螺(HRG)、加速度计以及新兴的量子惯性传感器等惯性仪表及惯性导航系统(INS)的发展现状,并对惯性技术领域的发展趋势进行了分析与展望。当前,惯性技术领域相关研究主要侧重于小型化、提高精度和降低成本等方面。其中,光学陀螺较为成熟,更为侧重于小型化相关研究;微机电陀螺正在致力于向导航级性能突破和发展;半球谐振陀螺主要着力于探索降低高端产品的制造成本。     

一种陀螺力矩刻度因数的标定方法

惯性平台上一般安装有两个二自由度陀螺，陀螺的力矩器刻度因数是一个非常重要的参数。讨论了在惯性平台闭盖条件下，利用惯性平台自身的功能对两个不同安装位置的陀螺仪进行测试和标定的方法，以及影响标定精度的一些误差。     

陀螺仪随机漂移的测量及其数学模型的建立

为提高惯导系统的精度，对影响陀螺仪精度的重要误差源——陀螺仪随机漂移进行了研究。在统计分析的基础上采用固定方位力矩反馈法测量陀螺仪的随机漂移，并用平稳时间法建立了数学模型。     

光子晶体光纤陀螺仪关键技术研究及进展

光子晶体光纤具有辐照不敏感、热敏感度低等特点,可以显著增强光纤陀螺仪的空间环境适应性,并有利于减小光纤陀螺重量、尺寸和功耗。本文分析了光子带隙型光子晶体光纤和折射率导引型光子晶体光纤的特点,详细阐述了光子晶体光纤陀螺仪的原理、关键技术及国内外进展。     

适用于高精度惯性平台系统的精密加矩电路设计与实现

精密加矩电路通过给陀螺力矩器施加电流,驱动惯性平台系统相对惯性空间进行转动,其精度精度直接关系到惯性平台系统自标定与自对准精度能否实现。本文针对高精度惯性平台系统的需求,采用大电流粗加矩和小电流精加矩两种加矩电路的方式,兼顾了平台系统快速转位以及精确电流控制的要求。采用数字控制的二元调宽电路实现电流的精确控制。试验结果表明,精密加矩电路可以满足高精度平台系统自标定和自瞄准的要求。     

一种陀螺仪的双频交流电源研究

某型号惯组中两只挠性陀螺仪由于旋转频率和振动频率相同,发生了同频谐振,导致陀螺仪稳定性下降。本文分析了陀螺仪谐振的原因,提出了解决的措施,表明了对两陀螺仪采用双频供电的必要性。双频交流电源采用单稳态电路及分频电路得到基准频率信号,为适应原有电源的尺寸,简化电路设计,三相交流电源采用了二次集成器件实现信号转换。实际实验结果显示,采用该双频交流电源供电的陀螺仪能够有效地避免谐振,缩短了惯组的装配调试周期,提高了测试精度。     

输入光功率对探测器组件带宽的影响分析

本文理论分析了输入光功率对探测器组件带宽的影响。分析结果表明,探测器组件放大电路场效应管的转移特性曲线线性度较差造成了探测器组件带宽的变化;随着输入光功率的增大,探测器组件带宽会急剧减小。对探测器组件的带宽进行了测试,验证了理论分析的正确性,为选择合适的探测器组件输入范围以获得较高的陀螺精度提供了理论依据。     

数字闭环光纤陀螺振动误差分析

光纤陀螺的振动误差直接影响其使用精度.为解决振动问题,分析了陀螺振动特性的主要误差源.推导了闭环光纤陀螺光功率和输出关系的表达式,得出了光纤缺陷以及光纤、器件尾纤受振动产生寄生应力导致传输光偏振性能和光强变化是引起振动误差的根本原因的结论;对陀螺振动性能受结构谐振的影响进行了有限元分析和试验验证;提出了改善光纤陀螺振动性能的具体措施,包括光纤环及尾纤固化工艺、优化结构设计以及改进闭环控制.结果表明,经改进后的陀螺,振动条件下其动态精度接近静态指标,满足使用要求.      

一种优化的挠性陀螺仪六位置试验方案

为了以较低的试验成本获得较高的挠性陀螺静态误差模型系数估计精度,提出了一种基于D-最优准则和正交试验设计的优化地理坐标六位置试验方案.为了验证D-最优地理坐标六位置试验方案的有效性,进行了多次D-最优地理坐标六位置试验和ANSI/IEEE Std 813-1988中规定的地理坐标八位置试验.试验结果表明,在试验成本较低的情况下,D-最优地理坐标六位置试验方案不仅可以估计出挠性陀螺简化静态误差模型系数,而且其估计精度比ANSI/IEEE Std 813-1988中规定的地理坐标八位置试验方案的估计精度略高.      

计算机控制速率陀螺自动测试系统

介绍了计算机控制速率陀螺自动测试系统的构成、工作原理和功能。系统主要分为硬件和软件两大部分，作为硬件主要设备之一的９０１Ｃ速率转台是北京３０３所研制的新一代转台，可用单片机控制，并可与计算机连接，为陀螺的自动测试提供了条件。系统软件主要由核心部分和操作界面组成，前者负责控制硬件进行有序的工作以及数据处理等；后者采用图形方式下的中文菜单，美观大方，操作方便。整个测试系统经多次联试表明，方案设计合理、