边界元法、有限元法在地效翼船总体设计中的应用

近地飞行的地效翼船设计着重解决两个问题,即地效翼船着水砰击下水动力作用和在此基础上地效翼船的结构响应分析,同时将数值计算得到的结果与实艇实验数据进行对比,发现符合较好.

基于EFD的巡逻艇运动横稳性影响因素研究

针对高速执法巡逻艇因火炮射击后坐力而导致的横向失稳问题,本文采用基于试验流体力学(EFD)的方法,对高速巡逻艇模型在航行中受外力冲击的运动横稳性进行敲击试验模拟。首先对巡逻艇模型开展静水面拖曳试验,选定敲击试验状态;然后开展不同重心高度、不同外力冲量、不同航速的敲击试验,研究以上因素对巡逻艇运动横稳性的影响规律。结果显示,模型重心高度越高、外力冲量越大、航速越低,将会导致巡逻艇模型的运动横稳性越差。研究表明,基于EFD的高速艇航行横稳性研究方法是可行的,对高速艇的型线优化设计及火炮系统选型具有重要意义。

硅微振动陀螺仪设计与性能测试

介绍了基于DDSOG(Deep Dry Silicon On Glass)工艺自主研发的硅微振动陀螺仪的结构,封装,及信号与性能检测。利用结构解耦的方法和DDSOG工艺设计和制备了双质量线振动式陀螺结构。为了提高它的机械灵敏度、可靠性和长期稳定性,采取真空封装技术实现了器件级真空封装,并消除了轴向加速度等共模干扰的影响。陀螺电路采用自激闭环驱动、开环检测的方式,简化了电路。为了降低环境温度对陀螺零偏的影响,研究了既定范围内陀螺的输出特性,建立了陀螺输出与温度之间的关系模型,设计了温度补偿电路,降低了陀螺整表的功耗和体积。对采用上述技术的硅微陀螺仪进行了性能测试,测试结果表明,陀螺Q值>100 000,量程为±500(°)/s,标度为21.453mV.(°)-1s-1,非线性和对称性分别为36.905×10-6和184.125×10-6。常温下陀螺零偏稳定性为7.714 3(°)/h,带宽为100Hz,整表体积为31mm×31mm×12mm,功耗为288mW。该陀螺仪性能好、体积小、功耗低,在中等精度的惯性导航系统中有较好的应用前景。

半球谐振陀螺温度补偿与实验研究

温度的变化严重影响了半球谐振陀螺的使用精度。为了消除或者减小温度因素对陀螺精度的影响,在简要分析温度对半球谐振陀螺精度影响原因的基础上,采用独立成分分析方法对温度影响性的独立性和规律性进行了分析检验;建立了陀螺的温度误差补偿模型,并对与温度有关的确定性漂移进行补偿;利用Allan方差方法对不确定性漂移进行了分析补偿。实验证明该方法可以扩大陀螺温度环境适应范围,使陀螺仪的使用精度提高约3倍。

微机械陀螺检测接口建模及前置放大器优化

为了进一步提高微机械陀螺的极限分辨率,建立了基于SOI工艺的微机械陀螺的检测接口模型,并设计了与之相匹配的前置接口放大器。首先,根据陀螺表头的实际结构建立了微机械陀螺表头的RC集总参数模型和微机械陀螺检测接口的噪声模型,分析了检测接口主导噪声源及提高极限分辨率的措施。然后,在跨阻式前置放大器的基础上设计了改进的与检测接口匹配的T型前置放大器。实验结果表明:相比于跨阻式前置放大器,采用改进的T型前置放大器的等效噪声输入电流由1.18pA/√Hz降低至0.27pA/√Hz,对应的电容极限分辨率可达到0.62aF/√Hz。结果显示,采用与检测接口匹配的T型前置放大器提高了微机械陀螺的极限分辨率。

双质量振动式硅微陀螺理论和实验模态分析

考虑硅微陀螺的设计和结构优化,研究了陀螺固有频率及模态对其性能的影响。针对本课题组研制的双质量振动式硅微陀螺,利用能量法建立了固有频率的理论公式,对硅微陀螺的低阶模态进行了理论分析,并利用有限元仿真和实验对理论分析结果进行了验证。结果显示:理论分析结果与仿真结果的最大误差为8.6%,与实验结果的最大误差为10.6%。利用Allan方差分析法对陀螺进行了静态性能实验,结果显示其角度随机游走为0.0578(°)/hr12,零偏不稳定性为0.459(°)/hr。与传统的单纯依靠有限元仿真的模态定阶相比,本文建立的理论模型可以省略繁琐的结构参数调整过程,更高效地完成陀螺模态定阶,而且可用于陀螺的结构优化过程。

光电探测系统辅助SINS的动态对准方法

针对陆地战车对定位和定向系统的要求越来越高,提出了一种高精度的对准方法。采用光电探测系统计算出精确的车辆位置和航向,在两次光学定位过程中利用运动约束与零速修正组合的方法估计出惯导系统系统误差,进而估算出光电探测系统与捷联惯导系统之间的敏感轴安装偏角。仿真结果表明:光电探测系统的定向精度优于10″,定位精度优于0.1 m,敏感轴安装偏角的估计精度优于20″,因此本系统满足陆用战车的高精度动态对准需求。

微机械谐振陀螺的有限元分析

依据微机械谐振陀螺的结构和工作原理 ,利用ANSYS有限元仿真软件对微机械谐振陀螺的设计进行了计算和仿真 .首先计算了陀螺的驱动模态固有频率和检测模态的固有频率 ,分析了在检测方向的输出位移、哥氏力与输入驱动信号频率之间的关系 ,在这基础上 ,得出当驱动模态的固有频率与检测模态的固有频率比较接近时 ,输出哥氏力灵敏度较大 .同时还分析了内框架梁与外框架梁对陀螺驱动模态与检测模态固有频率的影响 ,并以此为基础 。

半球谐振陀螺平台调平系统设计及仿真

针对半球谐振陀螺平台调平时容易受到各种随机干扰的影响以及为了提高调平的抗干扰能力,基于动态规划方法设计了平台调平系统的随机最优控制算法,使平台调平系统具有极强的抗干扰能力。针对实现中存在的计算量过大问题,采用变量替换法将平台调平系统状态方程转换为完全信息情形,减小了计算量,简化了设计。为了提高调平精度,通过在平台调平控制信号中增加加速度计零位偏置修正量的方式提高了调平精度。初步仿真结果验证了上述方法的有效性。

一种数据融合车载捷联惯导系统在线标定方法

研究捷联惯导系统标定准确性问题,在没有精密转台等辅助仪器环境下,长时间放置车载惯导标定,存在扩充陀螺和加速度计零偏、刻度因素、安装误差等问题,为解决上述问题,提出了一种利用惯性/卫星的速度、位置、姿态全组合观测量的方法,采用开环滤波对惯性器件进行系统级的估计和补偿。利用可观测性和导航仿真数据进行分析,仿真结果表明,在一定时间内惯性器件误差逐步收敛,初步实现了在线/无需拆卸的惯性器件误差标定。补偿后性能较补偿前有明显的提高,改进方法具有一定的理论和工程参考价值。

自动舵电路板故障测试系统研究

针对自动舵故障电路板需要返厂测试的问题,设计自动舵电路板便携式故障测试系统。在分析自动舵电路板故障测试需求的基础上,采用专用接口电缆和测试软件而复用数据采集系统的方法,仅用少数硬件就实现了多块电路板的测试;基于神经网络方法设计自动测试软件,能够定位电路板常见故障;采用Measurement Studio和Visual Studio联合编程的方法,设计了辅助信息丰富的故障诊断程序界面。实践表明:该系统具有成本低、体积小、功能强的特点,可在船上直接对电路板进行故障测试。

舵附推力鳍在导管桨推轮上的应用

结合某内河推轮的模型,初步研究了舵附推力鳍在导管桨推轮上应用的可能性及其安装等有关问题,为舵附推力鳍在导管桨推轮上的应用提供参考资料。

敏感轴安装偏角的误差分析与标定方法

针对光电辅助惯导的高精度定位定向系统而言,系统间敏感轴安装偏角的标定是惯导系统初始对准的关键。建立了敏感轴安装偏角的标定原理,将安装偏角的标定转化为对横向位置误差的标定,详细分析影响横向位置误差的主要因素,将惯导系统误差的影响与安装偏角影响分离,采用递推最小二乘算法标定出安装偏角所引起的横向位置偏差。仿真结果表明:敏感轴安装偏角的标定精度优于10″,实验验证结果优于20″(1σ),并且算法简单、实验操作方便、耗时较少、对外在环境依赖性小,因此本系统满足高精度定位定向系统的对准要求。

激光陀螺温度误差补偿方法研究

激光陀螺是捷联惯导系统的理想元件,并广泛应用于航空、航天、航海以及地面定位定向等方面;但是,激光陀螺对温度十分敏感,温度的变化会造成激光陀螺零偏的变化,最终影响捷联系统的初始对准和导航精度;所以当要求激光陀螺工作在高精度的场合时,必须采取必要的温度误差补偿措施;通过对激光陀螺进行大量的温度试验,分析了温度及温变速率对激光陀螺零偏的影响规律,提出了激光陀螺温度补偿模型;经试验验证,此模型能在一定程度上改善温度对激光陀螺精度的影响,为进一步提高激光陀螺的精度打下基础。

提高载车定位与卫星跟踪精度的多信息融合系统研究

基于应用背景对移动卫星通信车辆精确定位和实时动态通信的要求,提出了一种新的基于激光陀螺捷联导航系统(LINS)、光电编码器(OEC)、GPS、信标组合的载车精确导航定位与同步卫星实时跟踪方案.方案以LINS/OEC组合作为核心单元,GPS、信标作为辅助信息,研究了基于联邦滤波的信息融合策略,给出了融合系数的选取方法.论文在车辆移动卫星通信系统中创造性地引入光电编码器组合以提高姿态保持精度和系统自主定位精度,并有效降低系统对GPS的依赖性.大量试验研究表明采用该技术与融合方法后,载车在长时间、不同路况动态工作时,其定位精度CEP值在10m以内,天线姿态跟踪精度保持在±0.05°范围内,尤其在较长时间内系统受遮挡条件下,其定位、姿态跟踪精度较未组合光电编码器前的系统提高达50%以上.

惯性速度辅助下GPS／捷联惯导组合系统性能研究

ＧＰＳ／惯性导航组合系统目前正得到越来越广泛的应用，但ＧＰＳ接收机载波环失锁时，码环的速率辅助信息来自惯导系统。由于惯性速度的不精确性及伪距测量误差和它之间的相关性，将可能导致组合系统工作的不稳定。本文根据码环的工作特性，在组合系统卡尔曼滤波器中考虑了码环的跟踪误差，利用ＧＰＳ星座仿真器实时选择最佳导航星，用协方差法分析了飞机机动飞行时ＧＰＳ／捷联惯导组合系统的导航性能。结果表明，ＧＰＳ／捷联惯导组合系统中，若消除了伪距测量误差与惯性速度误差之间的相关性，将可较显著地提高导航系统的导航精度，并保证了码环处于跟踪状态，使组合系统能正常稳定地工作。

基于信息融合技术的惯性/多传感器组合导航系统设计

惯性/多传感器导航系统具有高精度、高容错性能的潜力;经典的集中处理卡尔曼滤波器存在着计算量大、容错性差等缺陷,难以开发出这种潜力,目前多传感器组合导航系统中越来越多地采用联合滤波结构;总结了联合滤波器理论以及结构形式,探讨了联邦滤波器的设计方法以及信息的合理分配原则,构造了INS/GPS/CNS组合导航系统滤波结构,经过仿真证明了联合滤波器的性能及其在组合导航系统中应用的可行性。

基于外定位阻尼的捷联惯导算法设计

传统外阻尼惯导系统以外速度作为辅助参考,但在仅能提供外定位参考的条件下,为了避免由定位信号差分求取速度时造成噪声放大负面效应,推导了基于定位误差的罗经初始对准算法,并将它与捷联惯导姿态解算相结合,得到定位阻尼捷联惯导算法。该算法具有计算量小和稳定性好等优点,但与Kalman滤波组合导航相比,也有它自己的应用条件并存在一些不足之处。最后,利用GPS定位和激光捷联惯导系统进行了车载试验,验证了所提算法的有效性。

激光捷联惯导系统动态姿态误差分析与补偿研究

针对激光陀螺捷联惯导系统(LINS)在动态尤其是高频动态环境下的姿态误差显著增大的问题,重点分析了LINS中圆锥误差产生机理、该误差对姿态精度的影响,在讨论补偿算法的基础上,通过试验获取了大量不同环境下LINS输出数据,依据其高动态误差特性和激光陀螺信号输出特性,提出了硬、软件结合的补偿方案。通过仿真与试验结合,给出并比较了LINS在动态应用环境下的姿态与定位精度补偿效果。研究表明,高频圆锥误差是影响LINS动态姿态精度的主要因素之一,只有通过特殊的高频采集方法结合设计优化补偿算法参数,才能从工程上实现对LINS高频圆锥误差的有效补偿。该项研究有效提高了LINS在动态条件下的应用精度,对其能在更广泛的领域中应用起到积极的推进作用。

GPS信息在手持终端设备上的应用实现

GPS由于其独特的应用性,现在已经逐渐深入人们的日常生活。由此,我们介绍了一种实现GPS应用的具体方法,主要内容包括硬件的基本原理,GPS模块的介绍,GPS信息数据的接收处理,重点讲解了GPS与地理信息系统GIS(Geographic Information System)坐标之间的转换算法。该设计方法的正确性在手持信息终端设备上得到了验证。