基于FGU的船体变形测量技术中时间延迟补偿方法研究

基于光纤惯性测量单元(Fiber Gyro Unit,简称FGU)的角速率匹配法是船体变形测量技术的发展方向,但是在实际应用中两套测量单元之间存在时间延迟,会影响船体变形测量精度。该文分析了时间延迟的产生机理以及时间延迟对变形估计的影响。并基于二阶马尔科夫模型对船体变形建模,建立卡尔曼滤波状态方程和量测方程,提出了一种时间延迟补偿方法,将时间延迟扩充为状态量,对其进行实时的估计和补偿。最后通过仿真并结合实船试验数据,对比分析了时间延迟补偿前后的变形估计效果,验证了此方法的有效性。

高精度光纤陀螺组件标定方法

为了提高光纤陀螺组件的标定精度,从三轴惯导测试转台技术指标入手,根据惯导测试转台定位精度高的特点,设计了六位置静态分立式标定方案.通过设计一定的标定路径,利用地球转速和当地地理纬度,激励出陀螺的标度因数、安装误差和零位等12个参数,新的标定方案避免了标度因数和安装误差对零位的影响.对自研光纤陀螺捷联惯导系统在三轴惯导测试转台进行传统标定和六位置静态分立式标定,并将标定结果用于静态导航实验,多次实验结果表明,与采用传统标定结果的导航定位误差相比,采用六位置静态分立式标定结果的导航定位误差显著降低.

光纤陀螺时滞环节的实时补偿技术

光纤陀螺已广泛应用于光电跟瞄设备的稳定回路,但其内部信号处理和传输延迟所造成的时滞环节却对稳定回路可实现的带宽设置了约束条件。在比较了有限记忆滤波、卡尔曼滤波和最小二乘法三种补偿方法基础上,采用最小二乘法对光纤陀螺的测量输出进行预测用以补偿其时滞环节。针对光纤陀螺测量要求和时滞特性,分析了影响补偿精度的因素,试验了不同的最小二乘法拟合多项式次数的补偿结果。实验结果表明,采用5点4次外推2点的最小二乘法即能在200Hz的频率范围内,使光纤陀螺的时滞环节得到较好的补偿。

捷联式光纤陀螺罗经系统误差分析

对采用光纤陀螺的捷联式罗经系统进行了研究.提出了使用惯性组件旋转调制技术提高光纤陀螺捷联式罗经系统精度的方法,分析了罗经系统的误差特性.针对旋转组件的误差,在系统初始对准过程中,应用限定记忆的Kalman滤波进行状态估计,提高了对准精度.静止基座的初始对准仿真结果表明,航向失准角估计误差均方差为0.159°.

光纤陀螺仪在惯性测量组合中的应用分析

介绍了闭环方案的干涉型光纤陀螺仪和捷联惯性测量组合。针对惯测组合的特定应用,分析了其面向的系统环境。通过对环境引入陀螺仪的误差项及其控制方案进行了具体分析和比对,提出了较优的应用方案和测试参数。采用该方案的惯性测量组合进行了充分实验和实际应用,证明了其可行性。

基于DSP的光纤惯性测试组件嵌入式数据采集系统

针对光纤测试组件信号输出特点,设计一种基于DSP的光纤惯性测试组件的数据采集系统,实现对光纤陀螺和加速度计输出信息、温度信息的A/D转换、采集、存储。针对光纤陀螺输出、温度以及加速度计输出等脉冲形式的信号,设计基于CPLD的脉冲信号计数电路,实现了固定时间间隔内的数据采样。针对加速度计温度输出为模拟信号的特点,基于24位的AD7738转换芯片通过DSP编程实现对加速度计温度信号AD转换和采集。设计了DSP与CPLD、上位机的外围通讯电路,通过对DSP内部存储器的编程,实现了对光纤惯性测试组件各信息的采集与测试,并将其发送给上位机进行存储、分析等处理。

单轴旋转捷联惯性导航系统误差分析与转位方案研究

对单轴旋转捷联惯性导航系统误差调制原理与旋转方案进行研究,分析了单轴旋转调制对各项误差的补偿作用。给出单向连续旋转、大于360°两位置正反转停、小于360°四位置正反转停的3种转动方案,对其中2种转位方案在摇摆状态下进行了长时间导航仿真。仿真结果表明,两位置转停方案与四位置转停方案的长时间导航定位精度相当。结合工程实际,优选四位置转停方案,在自行研制的四位置转停单轴旋转捷联惯性导航系统上进行转台摇摆和车载环境验证试验验证,结果能够满足系统初始设计指标,具有工程参考价值。

光纤陀螺捷联惯性测量组合外场测试方法探讨

探讨了光纤陀螺仪和光纤陀螺捷联惯性测量组合在外场条件下的测试方法,提出了施加电激励对光纤陀螺进行整体测试的方怯。该方法能很好地满足外场条件下光纤陀螺和光纤陀螺捷联惯性测量组合测试的有效性和覆盖性。

单轴旋转捷联惯导系统误差分析与转位方案

对单轴旋转捷联惯导系统误差调制原理与旋转方案进行了研究,光纤陀螺作为惯性测量单元的主要传感器件,其误差主要包括常值漂移、标度因数误差、安装误差以及随机漂移误差,分析了单轴旋转调制对各项误差的补偿作用,给出了单轴单向连续旋转、两位置正反转停(大于360°)、四位置正反转停(小于360°)3种转动方案。在摇摆状态下综合考虑各项误差,并对其中的两种转位方案进行了长时间导航仿真,仿真结果表明:两位置转停方案与四位置转停方案长时间导航定位精度相当,四位置转停方案不需要加装导电滑环,实现起来更加简单,是一种最为有效的单轴旋转方式。在自行研制的单轴旋转捷联惯导系统上对四位置转停旋转方式进行了转台摇摆和车载环境验证实验,结果都能满足系统设计的指标。