旋转加速度计全张量重力梯度仿真

为了给国内重力梯度仪的实物制造夯实理论基础,该文主要研究了伞型全张量旋转加速度计重力梯度仪信号模拟的产生。通过半物理仿真实验模拟了伞型重力梯度仪的测量过程,并对全张量重力梯度仿真系统进行性能测试。测试数据为MATLAB生成的理想状态下的伞型重力梯度仪三圆盘加速度计数据,将该数据载入全张量重力梯度仿真系统中,解调得到交叉和内联重力梯度分量,经过线性运算得到测量坐标系下的全张量重力梯度值,再进行坐标系转换,得到平台坐标系下的重力梯度值。结果表明,该仿真系统测量精度达到1E(1E=1×10^(-9)s^(-2))。

海洋重力数据处理中的正反FIR滤波算法

数字滤波器是影响海洋重力数据处理成果质量的关键技术之一。该文提出了一种实时正反有限冲击响应(FIR)滤波算法,推导了具有线性相位正反FIR滤波器表达式并设计了实时滤波方案:该算法设计出的滤波器在所有的采样频谱内都满足严格意义上的线性相频特性;基于该算法设计的低通滤波器的阻带衰减大,有利于抑制海洋重力数据中的高频噪声。船载重力试验结果表明,在海洋重力数据处理中上述正反FIR滤波器的滤波器实时性好,滤波效果与事后正反FIR滤波器相当,优于单正向FIR滤波效果。

一种海洋重力扰动矢量水平分量的计算方法

重力矢量测量包含重力方向信息(即垂线偏差),对确定大地水准面具有重要意义。为了获得海洋重力扰动矢量的水平分量,该文提出了一种基于捷联惯导系统/全球导航卫星系统(SINS/GNSS)组合系统确定海洋重力扰动矢量水平分量的两步法。首先,利用捷联惯导算法和卡尔曼滤波用于加速度计偏差和姿态误差角的估计和补偿。然后,基于精确估计的加速度计偏差和姿态角误差,给出了重力扰动矢量水平分量的计算方程。将重力扰动矢量水平分量的模型用二阶马尔可夫随机过程描述,将其与加速度计的偏差分离,用正向-平滑卡尔曼滤波精确估计重力扰动的水平分量。船载试验数据离线计算表明,海洋重力扰动矢量水平分量的内符合精度优于2 mGal(1 Gal=1 cm/s^(2))。

基于三角形面积的海空重力交叉点搜索法

目前海空重力测量中测线网交叉点搜索的计算方法存在精度不高和操作复杂等缺点,可以通过改善交叉点搜索方法使得海空重力测量数据处理过程进一步优化。新提出一种基于三角形面积原理实现交叉点搜索的方法,并通过仿真数据和实测数据验证此方法的简洁性和有效性。计算结果表明,利用新提出的交叉点搜索法求解的测线网内符合精度要比主副测线斜率法提升0.02 mGal左右,计算速度要比行列式法快。本文的研究对于进一步优化海空重力测量中交叉点搜索方法具有一定的借鉴意义。

一种动态序列重力匹配算法

由于重力异常具有随机性,导致序列重力匹配算法精度受到匹配轨迹起始点位置的影响,因此,该文提出了一种动态序列重力匹配算法。该算法通过对构建多起点匹配轨迹序列,动态选择起始点,构建匹配轨迹序列,通过相关极值法提高重力匹配精度。结果表明,动态序列重力匹配算法重力匹配精度高,实时性好,能为水下载体长时间航行提供导航信息。

基于霍夫曼行程编码的SLAM算法

针对基于粒子滤波的SLAM算法生成的栅格地图存储效率不高的问题,提出一种基于霍夫曼行程编码的SLAM算法,以解决原有栅格地图的编码冗余和空间冗余问题。该算法在基于粒子滤波的SLAM算法基础上采用霍夫曼行程编码的地图表示方式,根据不同的应用场景,设计出两种霍夫曼行程编码地图的存储方式,当栅格地图的规模较小时,使用定长编码;当栅格地图的规模比较大时,例如大型商场环境,考虑使用变长编码,进一步增广了该地图表示方式的应用范围。仿真和真实场景实验表明,在一定条件下基于霍夫曼行程编码的SLAM算法最多能够减少94.8%的内存消耗,证明了该算法的可行性与有效性。

嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统

研制出基于FPGA和DSP的嵌入式GPS/MIMU/磁罗盘组合导航系统。该系统硬件由石英微机械陀螺仪、石英挠性加速度计、GPS接收机、数字磁罗盘和基于FPGA和DSP的高速导航计算机模块等组成。在该系统软件方面,采用圆锥误差补偿与划船误差补偿的现代捷联导航算法和含传感器噪声模型的18维扩展Kalman滤波器,并利用惯性传感器和MIMU导航信息对GPS和磁罗盘信号进行质量控制。经车载试验结果表明,该组合导航系统水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于3m。

平台式重力仪测量数据的卡尔曼滤波处理

根据三轴惯性平台海空重力仪的特点,在重力测量数据处理中,把重力异常作为状态量,建立了扩展卡尔曼滤波状态方程和观测方程,并阐述了三轴惯性平台海空重力仪重力测量数据处理步骤。依据给出的卡尔曼滤波方程,应用平滑卡尔曼滤波方法,对三轴惯性平台海空重力仪的海洋重力测量数据进行了处理。海空重力仪测量结果为:南北重复测线内符合精度为0.2 mGal,东西重复测线内符合精度为0.4 mGal,空间分辨率为650 m。

科里奥利质量流量计Ω形测量管的有限元分析

振动测量管是科里奥利质量流量计的关键部件之一,其结构形状和尺寸大小直接决定着质量流量计的性能,为此本文针对Ω形科里奥利质量流量计给出了其工作原理和用有限元方法对其结构进行数值仿真的结果,同时还指出了在相同的几何尺寸、材料和环境条件下,Ω形管的响应模态比U形管的响应模态要低得多,因此在同样的条件下它具有更高的灵敏度。

基于层次分析法的重力匹配区域选择准则

重力辅助导航在数字重力图的不同区域,其匹配效果各不相同。为了评价数字重力图各区域的重力匹配效果,给路径规划提供可靠的依据,在对地球重力场的各种特征参数进行归一化处理并且分类统计分析的基础上,运用层次分析法将重力场的局部标准差、经度方向粗糙度、纬度方向粗糙度、经度方向坡度、相关系数进行组合,给出一种新的重力匹配区域选择准则,依据此准则将数字重力图划分为重力匹配的适配区和非适配区。在数字重力图上采用均方差(MAD)和平均绝对差(MSD)算法进行重力辅助导航的重力匹配仿真计算和比较,仿真结果表明,适配区域的匹配导航效果明显优于非适配区域,定位误差小于一个重力格网。

微型双框架角振动陀螺仪的原理及结构误差分析

给出了内框驱动、外框敏感、电容检测的微型双框架角振动陀螺仪的的运动方程和其运动规律。

旋转加速度计重力梯度仪重力梯度信号仿真

在介绍旋转加速度计重力梯度仪仿真系统构成的基础上,依据旋转加速度计重力梯度仪测量原理,给出重力梯度信号仿真方法。信号仿真流程为:由计算机产生加速度计数字输出,经数模转换、模拟信号运算、放大、模数转换和数字解调,得到重力梯度数值。采用这种重力梯度信号仿真方法,可以详细研究旋转加速度计重力梯度仪的信号特征、参数调整、误差补偿以及信号处理方法,为重力梯度仪系统设计研发提供方法指导。

重力梯度仪的现状和前景

本文论述了重力梯度仪在惯性导航、地球科学、地质科学中的重要作用以及重力梯度仪的现状和前景，着重评述了旋转加速度计重力梯度仪、静电加速度计重力梯度仪和超导重力梯度仪的现状和发展。

离心叶栅内气固两相流动的数值模拟

离心叶栅内气固两相流动的数值模拟蔡体菁，王文琪，郁斌（东南大学动力工程系南京２１００１８）关键词：离心叶栅，粒子轨迹，龙格－库塔方法。ＮＵＭＥＲＩＣＡＬＭＯＤＥＬＩＮＧＦＯＲＧＡＳ－ＳＯＬＩＤＳＦＬＯＷＳＴＨＲＯＵＧＨＡＣＥＮＴＲＩＦＵＧＡＬＣＡＳＣ...

谐振式环形管科里奥利质量流量计

给出了一种建立在驱动模态与科里奥利 (coriolis)模态固有频率相等、连续信号处理技术和频率跟踪法基础上的谐振式环形管 coriolis质量流量计。在驱动模态与 coriolis模态固有频率相等的条件下 ,当环形管有流体流过时环形管就处于谐振状态 ,因此具有较高的灵敏度 ;由于该质量流量计输出信号是连续的 ,所以可采用连续信号处理技术 ,得到较高的检测精度 ;流体密度的检测是采用自激振荡原理和频率跟踪法得到的。

多模GNSS双天线旋转初始定向方法

根据全球导航卫星系统(GNSS)载波相位伪距观测方程,给出了多模GNSS双天线基线向量旋转的载波相位的双差方程。运用旋转过程中双天线载波相位信息,得到多模GNSS双天线载波相位整周模糊度的双差值。通过GNSS卫星星历数据和GNSS双天线所在位置,计算出卫星到GNSS接收机天线的单位向量。使用GNSS双天线基线向量旋转的载波相位双差方程和坐标变换,计算得到GNSS双天线基线向量的航向角。经多模GNSS双天线旋转试验验证,用此算法确定的航向角精度比商用软件输出值高,且定向速度快。

Novel gravity passive navigation system

According to the characteristics of gravity passive navigation, this paper presents a novel gravity passive navigation system （GPNS）, which consists of the rate azimuth platform （RAP）, gravity sensor, digitally stored gravity maps, depth sensor and relative log. The algorithm of rate azimuth platform inertial navigation system, error state-space equations, measurement equations and GPNS optimal filter are described. In view of the measurements made by an onboard gravity sensor the Eotvos effect is introduced in the gravity measurement equation of a GPNS optimal filter. A GPNS is studied with the Matlab/Simulink tools; simulation results demonstrate that a GPNS has small errors in platform attitude and position. Because the inertial navigation platform is the rate azimuth platform in the GPNS and gravity sensor is mounted on the rate azimuth platform, the cost of the GPNS is lower than existing GPNS＇s and according to the above results the GPNS meets the need to maintain accuracy navigation for underwater vehicles over long intervals.

硅微机械振动轮陀螺仪的机理研究

本文针对Ｄｒａｐｅｒ 实验室公布的硅微机械振动轮陀螺仪的设计方案，给出了它的非线性动力学方程和运动规律，分析了该陀螺仪壳体绕空间任意轴匀速旋转时干扰力矩所引起的漂移率，给出了比通常线性化处理后得到的角速率测量关系式更为精确的测量表达式。

北斗短基线双天线旋转快速定向方法

针对无人运载器的快速定向需求,提出北斗双天线基线连续旋转整周和0°~180°两位置的两种快速定向方法。把一对北斗天线安装在一个旋转机构上,使双天线基线绕旋转机构中心轴转动,改变北斗双天线基线方向,运用卫星载波相位双差模型,计算出载波相位双差的整周模糊度,进而获得双天线基线航向角,通过旋转机构角度输出值,得到载体的真实航向。采用自行研制的旋转试验装置,验证了北斗短基线双天线两种旋转定向方法。对于0.3m北斗短基线双天线,载体定向精度优于1°。当北斗双天线接收机能够接收到4颗卫星时,上述两种方法都能够确定真实航向。与商业OEM定向板卡相比,所提出的定向方法定向速度快,定向精度高。

Study on rate azimuth platform inertial navigation system

The cost of the gravity passive inertial navigation system will be lower witha rate azimuth platform and gravity sensor constituting a gravity measurement and navigationsystem. According to the system performance characteristics, we study the rate azimuth platforminertial navigation system (RAPINS), give the system navigation algorithm, error equations of theattitude, velocity and position of the rate azimuth platform, and random error models of theaccelerometer and gyro. Using the MATLAB/Simulink tools, we study the RAPINS and RAPINS withvelocity damping. Simulation results demonstrate that the RAPINS with velocity damping has smallerrors in platform attitude and position and satisfies gravity measurement and navigationrequirement.