陀螺寻北仪二位置寻北方案

讨论了挠性陀螺寻北仪二位置寻北方案。二位置寻北方案是利用陀螺仪敏感在相差180°的两个方向上的地球自转角速率分量,准确解算出地理真北方向与陀螺轴向的交角,从而实现寻北的方案。该方案利用转位对消了陀螺的常值漂移,因此,大大降低了对陀螺精度的要求,已经成功的应用于我所研制的CFN系列寻北仪中。实践证明:对于双轴陀螺采用二位置寻北方案易于实现,精度较高。

采用旋转调制技术的高精度陀螺寻北方案

多位置寻北法只有在采样位置足够多的条件下才能有效地降低陀螺漂移、陀螺刻度系数误差等的影响,提高寻北精度。但要在规定的时间内完成较多位置的采样在工程实现上比较困难。为此利用先进的旋转调制寻北技术研制出了一套快速、高精度寻北仪,在原理研究的基础上探讨了系统主要误差源对寻北结果的影响。研制的样机在4 min内的寻北精度优于30″(1δ),在陀螺仪精度相同的条件下,较传统的方法大大提高了寻北精度。

抗野值自适应卡尔曼滤波方法的研究

针对陀螺漂移信号中野值的不良影响,从量测噪声自适应Kalman滤波算法出发,首次提出了抗野值自适应Kalman滤波方法,并在其基础上进行了分析,提出一种改进的算法。通过对某型号高精度寻北仪中的试验证明,该算法能够有效去除寻北仪信号中的野值,提高寻北仪的寻北精度,并且对系统的量测噪声不敏感。

数字信号处理技术在陀螺多位置寻北仪中的应用

在分析陀螺多位值寻北仪工作原理的基础上,采用求平均值和数字滤波处理陀螺输出数据,并比较了寻北结果重复性。试验表明:数字滤波后寻北精度明显提高。为进一步提高寻北精度,比较了数字滤波、AR(2)模型、小波滤波和Kalman 滤波四种信号处理方法。结果表明:数字滤波、AR(2)模型和小波滤波均可以提高陀螺输出信号重复性,小波尺度重构出来的信号方差比原始信号方差降低一个数量级,Kalman 滤波器使陀螺输出重复性提高30 倍。由于这些方法使陀螺输出更加平稳,因而有利于提高指北仪最终寻北精度。

单轴光纤陀螺寻北仪

光纤陀螺寻北仪采用单光纤陀螺和双加速度计组合技术方案,通过二位置法测量消除了光纤陀螺的常值漂移和加速度计偏值的影响。通过增加一个从初始位置逆时针旋转90°的采样位置,实现了全方位寻北。为了消除静基座寻北时基座扰动对寻北精度的影响,基于抗差估计理论采用了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合新算法。系统简单,容易实现且性能稳定。测试结果显示在5min之内寻北精度小于3′。

光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案

介绍了光纤陀螺寻北的基本原理,分析了基座的倾斜误差对寻北精度的影响。基座平面绕垂直于陀螺轴的倾角将直接引起一个同样量级的方位角测量误差,从而在较大程度上影响寻北精度。基座平面绕陀螺轴的倾角对方位角测量的影响小,在一些寻北精度要求不高的场合,可以忽略该倾角的影响。最后介绍了光纤陀螺寻北仪的二位置寻北方案。二位置寻北方案利用光纤陀螺对相差180°的两个方向上的地球自转角速率水平分量的敏感,精确地解算出地理真北方向与陀螺轴向的夹角。系统简单,比较容易实现。

二位置陀螺寻北仪静态误差分析

对二位置寻北仪的静态误差源进行了详细的讨论 ,给出了一种寻北仪静态误差分析方法 ,并得出在各误差源作用下的误差模型。分析表明 ,由于几种典型的误差源产生的寻北误差与方位角的三角函数成正比或为常值 ,有较强的规律性。

光纤陀螺寻北仪多位置寻北误差分析

在建立光纤陀螺(FOG)寻北仪误差模型和FOG误差模型的基础上,从理论上分析了FOG和加速度计的零偏、FOG零漂、地速和地磁场随方位的变化等对FOG、FOG寻北仪的影响以及FOG寻北仪产生多位置寻北误差的原因,并提出了减小多位置寻北误差的方法。最后,在FOG寻北仪中进行了实验,实验证明了理论分析的正确性和所采用的方法的有效性。

二位置陀螺寻北仪及转位误差分析

文章介绍了二位置陀螺寻北仪工作过程及算法原理,它采用陀螺仪在相差180°的两点上采样相互对消陀螺常值漂移的方法,提高寻北精度;其突出特点是结构简单,实现方便,精度较好;为了提高寻北精度和缩短寻北时间,文章找出误差源中的转位误差,并分析了转位误差对寻北误差的影响,推导了误差公式,得出转位误差引起的寻北误差是一个常量的结论,同时提出了转位误差的测量与补偿方法。

正交检测技术在光纤陀螺寻北仪中的应用

寻北仪在军事和民用等领域发挥着重要的作用,为了短时间内提供载体航向信息,设计了一种动态捷联式寻北仪。系统主要由一个单轴光纤陀螺、一个石英加速度计和一个旋转平台组成。在静基座条件下,使旋转平台绕垂直轴恒速单向旋转,通过对陀螺和加速度计输出数据的动态特性进行分析,设计了基于正交检测技术的快速寻北方案,能有效抑制惯性元件的漂移噪声,并且旋转平台可以免去复杂的调整水平过程。仿真结果表明,寻北仪转速设置为3(°)/s,在120 s内给出载体航向信息,精度优于30″,同时也能输出一定精度的水平姿态信息。

基于抗差估计的快速动态寻北算法(英文)

陀螺寻北仪是一种精确、快速测定真北方位的仪器。主要特点是:定向精度高、测量时间短、在任何时间和地点(高纬度地区除外)都可以自主定向。然而,陀螺寻北仪易受异常因素影响,而使定向观测值产生异常。采用旋转调制方法,研究了以动调陀螺为角速率传感器的全姿态寻北仪。为了削弱动调陀螺的噪声对寻北精度的影响,基于抗差估计原理构造了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法。计算结果表明:基于可靠初值和稳定均方差因子估值的抗差估计可以有效削弱异常干扰的影响。测试结果显示,在4 min之内系统的寻北精度优于1.5',远高于最小二乘估计得到的精度。

多位置寻北误差与陀螺数据采样时间的关系

为了在规定寻北时间内确定最佳采样时间和提高寻北精度,针对多位置陀螺寻北仪寻北误差与采样时间的关系问题,以FOG二位置寻北方案为例,采用FOG寻北误差理论推导结果与寻北实验结果相比较的方法,结合FOG数据的自相关性理论分析结果,分析得到了多位置寻北误差随采样时间的变化规律:随采样时间的增加,寻北结果会产生寻北精度不稳定、基本稳定、寻北精度较高和寻北误差增大等四种情况;分析了寻北实验误差小于理论计算结果以及寻北精度并非一直随采样时间增加而提高的原因;提出采样时间极限的概念,并得到实验样机采样时间极限为120 s;提出确定采样时间的原则和选择最佳采样时间的方法,这对多位置陀螺寻北仪设计和提高寻北精度具有一定指导意义。

利用AR模型进行动态寻北中有色噪声的控制

采用旋转调制技术,研究了以动调陀螺为角速率传感器的全姿态寻北仪。为了控制有色噪声对动态寻北的影响,利用观测残差建立了有色噪声的AR模型,对有色噪声进行了拟合与预报,并利用改正后的观测信息、基于抗差估计原理构造了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法。计算结果表明:采用AR模型对有色噪声进行拟合与预报,能够有效控制有色噪声的影响,并提高动态寻北的精度和可靠性。

光纤陀螺寻北仪误差系统分析

为了提高光纤陀螺(FOG)寻北仪的精度,从陀螺仪平台调平误差、基座不稳定产生的误差、光纤陀螺(FOG)的漂移、陀螺仪转位误差等出发,对影响光纤陀螺寻北仪的因素进行了系统全面地分析,并进行相应的补偿,消除了大部分的误差因素,理论上能使寻北仪精度得到显著地提高。

双轴倾角传感器的设计与实现

光纤陀螺(FOG)寻北仪是利用FOG在相对地球静止时感测到的地球自转角速率在光轴上的分量特性而设计的寻北系统。固定陀螺的基座不水平时,对寻北精度会产生较大的影响。为了检测基座平面的姿态角,并对陀螺的输出值进行补偿,研制了高精度的双轴倾角传感器。该倾角传感器采用双轴石英挠性加速度计作为检测元件,通过采样加速度计在相差180°的2个方向上的输出值,精确地解算出基座平面的姿态角,并消除了加速度计偏值的影响。系统简单,容易实现,且达到了较高的测角精度。

快速寻北仪的设计与实现

介绍了应用于某型号战车的快速寻北仪的组成及技术实现。硬件核心部件采用 80C196KC单片机 ,主要完成对陀螺及加速度计信号采集。软件采用了模块化的设计思想 ,完成寻北值的解算及与上位机的通信等。针对寻北仪的特点 ,提出相应的抗干扰措施及滤波算法。

光纤陀螺寻北仪四位置转位机构设计及其控制

光纤陀螺(FOG)寻北仪利用光纤陀螺敏感地球自转角速率的水平分量,经解算获得载体参考轴与北向的夹角。转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节,转位机构的转位精度必须满足寻北的精度要求。该文详细介绍了光纤陀螺寻北仪转位机构设计、实现途径以及对寻北精度的影响。实验证实采用多位置转位机构达到了系统寻北的精度要求。

全姿态挠性陀螺寻北仪误差分析

本文对由一个二自由度挠性陀螺仪和两个加速度计组成的全姿态寻北仪进行了误差分析 。

基于动调陀螺的多位置寻北仪的转位误差分析

针对实验过程中转台在每个转位处存在的转位误差对系统寻北精度的影响,介绍了动调陀螺多位置寻北仪的工作过程及真北解算原理,进行了转位误差对寻北精度影响的误差分析。运用误差理论和偏导数原理,推导出转位误差与寻北误差二者之间的关系模型。理论分析及实验结果表明,在相同寻北位置数的情况下,转位误差越小寻北精度越高;同时在一定的转位误差时,寻北位置数越多则寻北精度越高。根据理论分析,提出了两种不同的误差补偿方法。

寻北仪软件的模块化设计

在寻北仪产品调试过程中 ,在具备硬件环境的前提下 ,软件成为系统的灵魂 ,它实现了系统控制、数据采集、信息处理。文章对寻北仪软件的模块化设计及实现进行了详细的讨论 ,给出了软件数据流图转换为软件模块图的方法。实践证明 ,采用软件的模块化设计 ,加快了不同型号的寻北仪产品软件设计周期 ,为产品的可调试性。