环形激光陀螺随机误差测试中的计数误差

详细讨论了环形激光陀螺(RLG)误差测试中的计数误差。首先提出了在角度随机游走为主要误差源的情况下,RLG的离散输出模型。在假设累积角度量化误差为白噪声的前提下推导了方差(或Allan方差)分析中的量化误差模型。接着指出白噪声假设并不总能成立,特别是对于由计数器只能计整数引致的量化误差(特称为“计数误差”),由于量化间隔很大,这一假设通常不能成立。最后,给出了一种白噪声假设不能成立时的处理方法及仿真数据分析结果。

激光陀螺误差测试中非等精度问题的处理

在环形激光陀螺的误差测试中,一般采用时域方差(或A llan方差)方法来分辨各误差项。取得不同采样时间下的方差(或A llan方差)σ2(τ),将其与采样时间τ进行回归分析,便可以分辨出各误差项。采样时间τ较大时,计算σ2(τ)所依据的数据点较少,因而算得的σ2(τ)可信度较低。然而,当剔除τ较大的σ2(τ)后,拟合所用的点数又较少,导致拟合结果可信度降低。针对这一矛盾,提出了用加权回归模型来处理激光陀螺误差分析中的非等精度问题。

不同相干积分方法对GPS弱信号捕获的影响

无外界辅助的GPS弱信号捕获,需要长的相干积分时间和多的非相干积分次数,还要考虑未知的导航数据位和数据位分界对相干积分的影响。本文针对无外界辅助的GPS弱信号捕获方法,从非相干积分入手,提出了一种新的非相干积分方法,并在此基础上分析了包含新方法在内的4种非相干积分方法在相同捕获条件下的捕获概率情况。这些方法在每步非相干积分操作上使用不同的计算方式来计算非相干积分,能达到节约计算量和存储空间的目的。在相同相干积分时间、非相干积分次数和导航数据位边界下,结合不同载噪比条件的弱信号捕获的蒙特卡罗仿真,给出了4种非相干积分方法的捕获概率的实验验证和对比分析。

激光捷联惯导系统高阶误差模型的建立与分析

针对弹道导弹、火箭的工作环境存在剧烈振动的情况,研究了激光陀螺捷联惯导系统在线振动环境下的误差传播特性,指出加速度计二次项误差对导航精度有重大影响,建立了包括加速度计二次项误差的31阶误差模型。为了评价该模型的准确性,设计了静态和线振动仿真实验,将其与不考虑二次项误差的28阶误差模型进行了比较。仿真结果表明:静态时,两种模型准确度相当;当系统工作环境存在线振动时,建立的31阶误差模型比28阶误差模型准确度提高约5倍。

旋转式惯导系统的标度因数误差效应分析

旋转式惯导系统的标度因数误差效应理论分析关系系统的设计和精度的提高。从旋转式惯导系统的误差传播方程出发,推导了光学陀螺旋转式惯导系统中由于标度因数误差引起的数学平台角度误差表达式,并以此为基础,分析了非对称性标度因数误差的自动补偿效应、地球自转与对称性标度因数误差的耦合效应、转轴方向上的标度因数误差效应等现象,最后得到了要减小或者消除这些误差效应所应该注意的原则和结论。分析表明,合适的双轴转动方案能够补偿全部三个陀螺的非对称性标度因数误差;采用三轴或者三轴以上的转轴,能消除对称性标度因数误差与地球自转耦合引起的导航误差;为防止对称性标度因数误差和转位运动耦合而引起的大的导航误差,应采用正反转相结合方案。

光学陀螺旋转惯导系统原理探讨

利用旋转自动补偿光学陀螺的漂移是实现高精度惯性导航的有效途径之一,补偿的原理可以从惯性导航的误差方程中得到阐明。光学陀螺的特点决定了采用元件级的旋转方式会带来额外的误差和问题,而只能采用系统级的旋转,即整个惯性测量组合旋转补偿的方式。对一种8次180°翻转的光学陀螺惯性测量组合旋转方案进行了图形化的说明和分析,并仿真比较了旋转补偿前后的导航误差,结果表明这种系统级的补偿方案能够抵消所有惯性元件的静态漂移,从而大大提高了导航输出的位置和姿态精度。

基于AD2S82A的多通道测角系统及与DSP的接口设计

利用轴角-数字转换芯片AD2S82A和旋转变压器,可以组成高精度的多通道测角系统。介绍了这种测角系统的组成和工作原理,研究了它与DSP处理器的接口问题,并利用三态锁存器和单脉冲触发芯片,设计出了一种适用于多通道系统的高速接口电路,解决了DSP一次读取多片AD2S82A所造成的大量时间延迟问题。

一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法

根据激光陀螺和石英加速度计的简化输出模型,推导并提出了一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法。该方法首先建立了一个与转台无关的机体坐标系,然后利用惯性测量组合绕6个不共面轴转动的输出值求解出激光陀螺的比例因子和安装方位;与此同时,根据6个转轴在竖直向上和竖直向下位置时的惯性测量组合输出值来确定加速度计在同一机体坐标系下的比例因子、安装方位和漂移。理论分析表明,与传统的标定方法不同,新方法对激光陀螺的标定结果受转台精度的影响较小,可以克服减震装置变形对激光陀螺标定的影响,从而实现中等精度转台对惯性测量组合的高精度标定。

光学陀螺旋转式惯导系统的安装误差效应分析

在光学陀螺惯导系统中,利用系统旋转自动补偿可以有效地减小惯性元件漂移对系统导航精度的影响,从而实现高精度、低成本的惯性导航要求。首先从光学陀螺旋转式惯导系统的误差传播方程出发,推导了系统中由于光学陀螺安装误差引起的数学平台角度误差表达式。以此为基础,分析了旋转式系统中的安装误差引起的误差效应及自动补偿安装误差所应满足的条件,为系统设计和精度分析提供了理论参考。

振动条件下激光陀螺捷联惯导系统的圆锥算法研究

分析了振动条件下导弹捷联惯导系统(SINS)圆锥运动形成的原因,研究了经典圆锥运动补偿算法及其估计算法漂移的局限性。针对经典算法存在的局限性以及导弹等武器系统所处振动环境的特点,对标准圆锥补偿算法进行了优化。提出了振动条件下,在保证不影响导航计算机正常工作的前提下,圆锥运动补偿时有效利用前一周期姿态值的优化算法是有必要的。仿真和试验结果表明,在振动条件下,在进行圆锥运动补偿时应当采用标准优化圆锥运动补偿算法。

激光陀螺双轴旋转导航系统高精度转动控制的设计与实现

为实现高精度激光陀螺双轴旋转导航系统,通过理论分析,设计实现了双轴旋转导航系统所需的高精度转动控制方案。所设计的转动方案在实际旋转导航系统样机上进行了实验验证。实验结果表明,所设计的转动控制系统速率偏差优于2?10-5(°)/s,速率平稳度优于10-4,速率峰值波动优于3?10-3(°)/s,峰值定位误差优于0.001°。所设计的转动控制电路控制精度高,运行稳定可靠,很好地满足了研制激光陀螺双轴旋转导航系统样机的需求。

基于AD2S82A的多通道测角系统及与DSP接口设计

利用轴角-数字转换芯片AD2S82A和旋转变压器,可以组成高精度的多通道测角系统。介绍了这种测角系统的组成和工作原理,着重研究了它与DSP处理器的接口问题,并利用三态锁存器和单脉冲触发芯片,设计给出了一种适用于多通道系统的高速接口电路,解决了DSP一次读取多片AD2S82A所造成的大量时间延迟问题。

机抖激光陀螺的实时数据检测及压缩处理

首先推导了一种对捷联惯导系统中机械抖动激光陀螺的原始高速采样数据进行预测的方法,然后讨论了根据此方法对激光陀螺的原始采样数据进行检测处理的过程。在实现对抖动幅度和抖动之间的干扰进行监控的同时,实时判断原始采样数据中的异常值,并用接近真实的值去替代异常值,提高了捷联系统的可靠性和容错能力。最后,详细介绍了利用此数据预测方法和Golomb编码对惯性器件的采样数据进行无损压缩与处理的步骤。此数据检测和压缩方法已经在实际捷联惯导系统中得到了验证,实现了对机科激光陀螺原始采样数据的监控和传输保存,在增强了系统可靠性的同时方便了试验数据的分析和处理。

惯导系统大方位失准角下的初始对准探讨

从惯导系统任意方位失准角度下的ψ角误差方程出发,详细推导了静基座条件下惯导系统大方位失准角度的Φ角误差方程。利用此Φ角误差方程,分析了大方位失准角度情况下与小方位失准角度情况下初始对准过程的异同,指出了这两种情况下水平回路的误差传播过程类似,因而其水平对准方法也一样;而方位对准回路则区别较大,北向和东向速度误差均能够与大方位失准角耦合。由此提出了一种改进的方位罗经自对准方案,此方案对于任意的方位失准角度均能正确收敛到零。改进后的方案已经在某四频激光陀螺惯性导航系统上得到实际的验证和应用,有效保证了恶劣环境下惯导系统方位对准的可靠性。

DDC112在激光陀螺腔长控制电路中的应用

介绍了DDC112在激光陀螺的腔长控制系统中的应用。由于发现DDC112在进行AD转换时,随着内部开关的切换,会发生输入阻抗变化的效应,若将其直接应用在激光陀螺的腔长控制电路中,会对陀螺的计数产生干扰。为克服这个效应,设计了实用的前置电路。用设计的新电路实现了激光陀螺光电流的直接数字化,满足高精度腔长控制的要求。

激光陀螺量化过程的概率模型与分析

提出了激光陀螺量化过程的概率分布模型,在此基础上,分析了量化过程对激光陀螺性能的影响,并给出了量化前后陀螺数据均值和方差之间的关系。仿真实验发现,量化前后陀螺数据的均值符合得较好,但方差却没有简单的对应关系,结论对分析激光陀螺的实际性能有着重要的意义。

数字滤波对激光陀螺随机误差分析的影响

详细讨论了数字滤波对激光陀螺随机误差分析的影响,给出了理想低通滤波情况下的角度随机游走噪声Allan方差的解析表达式,指出滤波后的Allan方差分量一般相异于未经滤波的Allan方差分量。针对这一差异,提出了一种简易方法来处理经过滤波的陀螺数据。

Windows平台下基于串口的数据采集系统

介绍了一种简易的Windows平台下基于串口的数据采集系统。系统上层软件采用简单的非重叠I/O模式,通过合理的设置,有效地解决了I/O读写阻塞问题。