GYRO BIAS ON-ORBIT CALIBRATION FOR MICRO SATELLITES

According to gyro application in micro-satellites, a new gyro bias real-time on-orbit calibration technology is presented and it is independent of any other sensors. The approach relies on gyro on-orbit measurements restricted by satellite attitude dynamics and estimates the gyro bias generated when the gyro is electrified. Observability of the calibration model is analyzed and applicable conditions of the technology are derived. Simulation results indicate that the calibration algorithm is accurate and robust at gyro sampling rate, and its convergence speed is fast. Within the given attitude dynamics model error, the convergence time is less than 100 s and the convergence accuracy is about 1.0 （°）/h. Calibration performance can meet requirements of spacecraft operations.

速率偏频激光陀螺过锁区误差特性分析

分析了速率偏频激光陀螺过锁区的误差特性。根据激光陀螺的闭锁方程,分别从数值模拟和理论分析两种途径对速率偏频激光陀螺过锁区误差特性进行了研究。结果一致表明:速率偏频激光陀螺过锁区的误差与锁区大小成正比,与过锁区的加速度的平方根成反比,与刻度因子的平方根成反比。文中具体给出了速率偏频激光陀螺过锁区的误差方程。过锁区误差为速率偏频激光陀螺的主要误差源。

气体压强对塞曼激光陀螺偏频特性的影响研究

就气体压强对激光陀螺偏频特性影响进行了理论与实验研究.理论推导发现,激光陀螺内部的He-Ne气体压强对其偏频量有重要影响.He-Ne气体比率一定时,偏频量与其内部压强成线性关系.在不同气压下对激光陀螺偏频量与压强的关系进行了实验验证,实验结果与典型参量下的理论结果吻合得较好;给出了不同比率下激光陀螺偏频量与其压强的关系曲线.

恒速偏频激光陀螺系统静基座初始对准中等效东向陀螺漂移估计

以单轴恒速偏频激光陀螺系统为研究对象,在分析IMU传感器误差的基础上,建立了合理有效的静基座初始对准滤波器模型。针对系统连续旋转运行的特性,提出了简洁适用的滤波器估计误差检验方法,利用自主设计的原理样机验证了恒速偏频技术的实际可行性,对滤波算法进行了实验测试。实验结果表明,初始对准滤波算法能够稳定有效地估计IMU传感器误差,且等效东陀螺漂移估计精度优于0.0004(°)/h,该系统具有很高的工程应用潜力。

激光陀螺抖动偏频研究

激光陀螺抖动偏频技术是克服闭锁的一个重要措施,它对激光陀螺的精度影响极大。本文对抖动编频技术中的主要问题进行了研究。对谐振频率的确定、如何获得大的抖动振幅、振幅稳定与测量等问题进行了大量的实验研究,取得有重要使用价值的结果。

单轴恒速偏频激光陀螺航姿系统晃动基座快速对准自适应滤波方法

以自主设计的单轴恒速偏频激光陀螺航姿系统为研究对象,在分析车载晃动基座上初始对准时残差序列特性的基础上,通过加窗估计测量噪声方差,并对测量信息进行去相关处理,进而提出了测量去相关改进的基于残差的测量噪声自适应滤波算法。实验室内静基座和车载晃动基座实验测试结果表明,所设计的自适应滤波算法与标准卡尔曼滤波算法相比,不需要预先精确得到测量噪声统计特性,并且车载晃动基座初始对准在200 s时间内方位角误差小于40〞。

棱镜式激光陀螺双纵模自偏频现象研究

棱镜式激光陀螺处在特殊的双纵模四频振荡状态下,陀螺可以无偏频地检测出地球自转角速度的天向分量,此时闭锁消失,陀螺处于自偏频状态。设计了基于气体密度和折射率控制的棱镜式环形谐振腔模态控制系统,在此基础上搭建自偏频实验平台。实验得出陀螺在自偏频状态下,两纵模的振荡频率位置处在增益曲线两侧,强、弱模式振荡强度之比约为1.4∶1.0等特点。根据激光半经典兰姆理论,建立了激光陀螺双纵模自偏频物理模型,进而推导得出弱模的频率推斥效应是产生自偏频效应的主要因素。此研究成果将为研制新体制自偏频激光陀螺提供参考。

战术级捷联惯导方位装订的半自主对准

针对战术级捷联惯导系统的初始对准,提出一种姿态自对准、方位外部装订的半自对准方案。首先,对更新周期内的加速度计输出进行积分,完成水平姿态计算。在水平对准结束时,引入外部基准航向,得到姿态四元数,完成对准过程。此外在陀螺仅存在常值漂移的假设下,利用对准结果,可对常值漂移进行粗略估计,结果用于陀螺输出补偿可提升导航精度。仿真结果表明,在三轴摇摆运动条件下,水平对准精度达0. 1°以内。

与陀螺漂移调制原理分析

推导了速率偏频激光陀螺的测量方程,根据此方程提出了从速率偏频激光陀螺输出信号中提取载体角增量信息的陀螺输出信号解调公式;分析了速率偏频激光陀螺的偏频转台对陀螺漂移的调制效应,通过数字仿真定量分析了速率偏频激光陀螺漂移引起的导航参数误差。

基于玻尔兹曼的微机械陀螺温度误差补偿

使用最优拟合的方法,在一定的温度范围内,对微机械陀螺仪温度误差建模,通过温度误差模型对陀螺仪输出进行温度误差补偿。应用线性拟合和玻尔兹曼拟合方法对实验数据进行按拟合修正,该方法减小了温度对微机械陀螺仪的影响,并验证玻尔兹曼误差模型的正确性与可实用性。补偿后的数据较陀螺原始数据零偏,提高了1~2个数量级。在工程实际中有一定的实用参考价值。

机械抖动对机抖激光陀螺稳频装置的影响

分析了机抖激光陀螺中偏频系统通过机械抖动对稳频装置施加作用力的影响。此力主要通过沿抖动切线方向调制卡盘组件,并改变环形腔腔长,引起激光频率相对变化达10-7量级。实验表明,激光功率调制量随着卡盘组件质量增大和偏频量增加而增加,从而影响零偏稳定性。提高卡盘在抖动切线方向的刚度,减少其质量或采用丝杆与槽片点接触等技术措施,能减少机械抖动对稳频装置的影响,另外,对机抖陀螺应选择合适的偏频量。

基于滑动平均的速率偏频激光陀螺静态角速率测量算法

提高速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度在其应用领域具有重要的作用。通过对速率偏频激光陀螺随机漂移数据进行分析处理,发现量化噪声对陀螺精度有较大的影响,进而提出了一种基于滑动平均的速率偏频激光陀螺静态角速率测量算法,并进行了理论分析及数值模拟。结果表明,通过合理的选择分组参数,该算法可以有效地降低量化噪声对速率偏频激光陀螺静态角速率测量精度的影响。实验结果也验证了该算法的有效性,可以应用于其它类似需要降低量化噪声的场合。

四频差动激光陀螺综述

介绍了国外四频差动激光陀螺(FMDLG)的发展历程和应用现状。通过对FMDLG相关研究资料的调研,归纳了提高FMDLG性能的关键,包括基础理论的研究、基础工艺的提高、腔体的优化设计、电子系统设计和误差补偿技术。概述了国内的FMDLG研制历史和现状,结合自身研制经历,给出了FMDLG需要解决的若干问题。

速率偏频激光陀螺标度因数正反转不对称性的研究

以激光陀螺输出拍频的理论公式为出发点,分别从理论、仿真和实验三个方面分析了激光陀螺标度因数的正反转不对称性。标度因数的正反转不对称性对速率偏频激光陀螺的精度具有非常重要的影响,分别从理论分析、数值模拟的角度比较详细地计论了标度因数与转动方向的关系,提出了一种存无须知道陀螺零偏和地球自转分量的情况下,用于测量标度因数不对称性的实验方案,通过实验得出某型激光陀螺转速绝对值为72°/s时,标度因数正反转不对称性约为0.02×10^(-6)。

速率偏频激光陀螺标度因数高精度测量方法

通过标定速率偏频激光陀螺(RBRLG)的安装误差角,实现了标度因数的高精度测量。根据速率偏频激光陀螺的结构特点,通过分析常规的标度因数测量方法,发现安装误差角直接决定了标度因数的测量精度,进而提出了一种安装误差角的标定方法。该方法将速率偏频激光陀螺倾斜约45°安装于位置转台上,分别测量其处于4种状态时激光陀螺的脉冲输出,通过运算即可得到激光陀螺的安装误差角,进而对标度因数的测量公式进行修正。实验结果表明,标定安装误差角后速率偏频激光陀螺标度因数的测量精度可优于10-7。

速率偏频激光陀螺寻北仪设计

设计了一套高精度的速率偏频激光陀螺寻北仪样机。样机主要由90型速率偏频激光陀螺和高精度单轴一体化转台构成,采用东西向二位置寻北方案,通过滑动平均法处理采样数据,降低量化误差的影响。在地理纬度28.2°处进行寻北实验,结果表明,静基座条件下200s寻北精度优于16″。

激光陀螺测角仪的角度计量误差分析

随着激光陀螺制造工艺的逐渐成熟以及闭锁等难题的突破,激光陀螺测角仪已成为高精度、高灵敏度、多参量测角仪器。本文针对其计量性能开展了测试,并详细分析了激光陀螺测角仪系统误差的主要来源,包括激光陀螺测角仪的安装误差、转台不水平误差、转速不稳定误差三项主要误差源,并仿真分析了各因素引入误差的大小,同时采用经典Allan方差法分析了激光陀螺测角仪的随机误差,结果表明:激光陀螺测角仪的综合测角不确定度为0.4″,角度测量误差优于±0.5″。