东向旋转调制式平台惯导系统误差分析与仿真

在传统指北式平台惯性导航系统中,通过对东向陀螺仪施加连续恒定转动力矩,可对北向及天向惯性器件常值误差形成自动补偿效应,达到提高平台惯性导航系统精度的目的。但是,由于受到旋转调制角速率的激励,惯性器件安装误差和刻度系数误差对系统性能的影响可能增大,甚至是关键影响。本文对东向旋转调制式平台惯导系统中安装误差、刻度系数误差和机械陀螺仪一次项漂移这3种误差源的误差传递关系进行了分析及误差仿真,对影响较大的误差因素进行了辨识。结果显示,东向旋转调制可自动补偿部分安装误差及刻度系数误差,但存在不可调制误差以及由于整流效应造成的直流误差量。同传统指北式导航系统相比,陀螺仪一次项漂移、加速度计安装误差及刻度系数误差的影响可在统计意义上得到一定抑制,而陀螺仪安装误差和刻度系数误差在旋转调制角速率的激励下对系统性能的影响明显增大。总体上看,经过对关键误差源的精确标定后,上述误差源不会对系统导航定位性能造成关键性影响,验证了东向旋转调制平台惯导技术方案的可行性。

旋转调制式捷联惯导的计算罗经对准方法

初始对准是关乎导航系统性能的关键技术，提高导航系统的初始对准指标对于增强载体的生存和突防能力具有重要意义。采用旋转调制技术的惯性导航系统，由于器件误差受到调制，初始对准性能有望得到明显提高。针对一型自主研制的旋转调制式捷联惯导系统，设计了基于计算罗经方法的开环对准测漂模型，给出了半实物仿真实验结果及实时对准验证结果。结果表明，采用旋转调制技术后，对准精度可较无调制情况提高一个量级以上。

一种实用旋转调制式陀螺寻北仪的设计

提出一种实用的旋转调制式陀螺寻北仪结构,由1个单轴光纤陀螺(FOG)、2个石英加速度计和旋转机构组成,完成寻北的同时还可以得到具有一定精度的纬度信息。推导了寻北原理公式。基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声对寻北精度的影响。进行了误差分析,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的稳定性,对寻北精度进行了理论计算。研制原理样机进行了8位置寻北试验,结果表明:3min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达0.071°,纬度精度可达0.068°.

旋转式光纤陀螺寻北仪研究

基于光纤陀螺和旋转调制技术的优点,提出一种单陀螺寻北仪。采用1个单轴光纤陀螺、2个石英加速度计和旋转机构组成系统,寻北同时还可得到具有一定精度的纬度信息。给出了寻北原理公式,基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声的对寻北精度的影响。通过误差分析对寻北精度进行理论估计,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的不稳定性并使用光纤陀螺测试数据进行半物理仿真。仿真结果表明,3 min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达4′。

小型无人机地面控制站软件的设计与实现

地面控制站是整个小型无人机系统的重要组成部分。在分析地面控制站功能需求的基础上,应用面向对象的设计方法设计了地面控制站软件,同时分析了地面控制站软件的各项功能及其所涉及的关键技术。该软件已在某小型无人机的飞行试验中得到应用,取得了较好的效果。

全姿态惯导系统全方位射向装定技术研究

由于增加了随动回路控制,三框架四轴平台系统要完成高精度射向装定必须综合考虑基座倾斜等情况。首先对目前工程上应用的按照框架角进行射向装定的方法应用于三框架四轴惯性平台系统时存在的问题进行了分析,提出了一种基于姿态解算的三框架四轴平台系统精确全方位射向装定新方法,并开展了工程验证与精度对比试验。试验结果表明该方法能够明显提高各种载体条件下射向装定的精度及稳定性,验证了该方法的正确性和工程适用性。

沿平台系东向轴施加连续转动的惯性平台系统导航方法

在传统指北式惯导系统中,通过对东向陀螺仪施加连续恒定转动力矩,令平台坐标系绕其东向陀螺仪敏感轴进动,可对北向及天向惯性器件误差形成调制,抑制相关导航定位误差,达到提高平台惯导系统精度的目的。建立了沿平台系东向轴连续转动的指北式平台系统无阻尼情况下的导航机械编排方程及误差方程,分析了其静基座下的误差传播特性并进行了仿真验证。结果表明,同传统指北式导航方法相比,在不改变系统结构和惯性器件精度的前提下,系统中与北向及天向惯性器件误差相关的常值及随时间积累项被调制为零误差和常值误差、经度误差随时间发散趋势得到明显抑制,系统长时间定位精度得到明显改善。

惯性平台系统摇摆条件下的漂移处理方法

惯性平台在摇摆条件下,由于轴端摩擦力矩的存在,导致在摇摆运动时影响平台稳定性,引起平台各轴附加常值漂移。介绍了两种惯性平台摇摆条件下的漂移处理方法,第一种方法利用平台轴端框架角传感器的输出数据,首先使用离散傅里叶变换得到数据频谱,其次根据数据频谱设计数字滤波器,对得到的数据进行滤波处理,最后使用线性回归法对滤波后的数据进行拟合,从而得到摇摆条件下平台摇摆漂移;第二种方法使用加速度计的输出,根据敏感的加速度可以得到敏感轴与重力加速度的角度,由此计算出摇摆过程的漂移速度。实验表明,频谱分析法可以进行三个方向的计算,但台体轴结果的稳定性不好;加速度输出拟合方法虽只可进行两个方向的计算,但稳定性较好。

三框架四轴惯性平台系统弹体姿态角解算方法

三框架四轴平台虽然满足了导弹武器系统全姿态机动的需求,但由于增加了一个框架角,弹体姿态的解算却比三轴平台复杂得多。根据随动回路的工作特点,推导出了三框架四轴惯性平台系统各种工况下由四个框架角输出解算弹体的三个姿态角的公式。

三浮陀螺伺服测试误差系数估计方法

为了更好地解决工程实际中三浮陀螺极轴伺服测试时误差系数估计问题,采用了Kalman滤波和递推最小二乘的方法。试验结果证明,Kalman滤波方法能够有效地估计出极轴伺服测试时的陀螺误差系数。用统计检验的方法分析了该模型以及各系数的显著性,结果显示对D_(vz)和D_(zz)的估计是显著的。