惯性角速度匹配测量方程的耦合误差分析

针对惯性角速度匹配测量方程得不到理论精确解的问题,根据角速度匹配测量方程建立了形变角估计误差与船体角运动和动态形变角的相关函数模型,从理论上证明了船体角运动与动态形变角之间的交叉耦合将产生形变角估计误差。在动态形变角和船摇角幅度分别为20″和2°的仿真条件下,当船体运动角速度与动态形变角速度不相关时,形变角估计误差均值分别为-1.8"、3.7"、3.8";当船体运动角速度与动态形变角速度完全相关时,形变角估计产生约50"的偏置误差。仿真和实验结果表明,误差的大小与二者之间的相关系数呈正相关。研究结果可为舰船形变测量和传递对准相关的理论研究和工程应用提供参考。

城市轨道交通全自动运行线路多专业速度控制与匹配设计研究

城市轨道交通多专业间的协调性是决定能否充分实现预期能力、发挥投资效益的关键环节,列车运行速度是其中一个重要方面,是城市轨道交通技术装备、技术标准、运营管理水平的重要标志。针对不同专业速度控制存在的重叠防护问题,通过剖析通信、信号、车辆、线路、环境等对全自动运行(FAO)线路列车运行速度的限制,提出列车自动运行(ATO)模式、列车自动防护(ATP)模式、蠕动模式和洗车模式4种典型运行模式下的速度匹配控制方案,讨论了根据线路等级速度拟定正线区间结构设计速度、车辆构造速度、车辆超速防护触发速度、车辆最大动态包络线计算速度、最高ATP顶篷速度、最高ATO目标速度的方法,并给出多专业匹配设计关键速度建议值。同时借助仿真手段,结合不同站间距设置与最短时间速度曲线计算,进一步针对速度等级为80,100 km/h以及120 km/h的线路分别讨论了站间距的匹配设计,建议三者站间距分别不少于1.0,1.4 km以及2.5 km。开展多专业速度控制与匹配设计的优化,有助于最大化发挥系统和设备性能,保证线路整体运营水平。

膝骨关节炎患者膝关节屈伸肌群不同角速度等速肌力测试研究

目的观察膝骨关节炎患者膝关节屈伸肌群不同角速度等速肌力变化。方法选取2021年1月至2022年12月本院康复科符合纳入标准的患者及健康女性各40名分为观察组与对照组,分别在60°/s、180°/s角速度下进行膝关节屈伸肌群等速肌力测试,对比两组受试者峰力矩(PT)、总做功(TW)、腘绳肌/股四头肌(H/Q)等速测试指标。结果观察组膝关节屈伸肌群60°/s等速肌力测试PT、TW、H/Q值比180°/s高(P<0.05)。对照组膝关节屈伸肌群60°/s等速肌力测试PT、TW值比180°/s高(P<0.05)。两组膝关节屈伸肌群分别在两种角速度下PT、TW、H/Q比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论可以采用60°/s角速度的等速指标评估膝骨关节炎患者屈伸肌群的肌力,建立膝骨关节炎的等速评估方案。

陀螺角速度控制下的单辙两轮车自平衡研究

针对单辙两轮车的不稳定的系统,提出通过控制两个单框架控制力矩陀螺(SGCMG)来研究单辙两轮车的自平衡问题,设计了一个基于滑模控制(SMC)的陀螺角速度控制器,控制SGCMG产生进动力矩,并采用一个奇异回避算法避免陀螺发生奇异现象,以实现整车在静止和动态下的自平衡,并通过仿真验证验证在越障和跨壕沟路况时的自平衡能力。仿真结果表明,所采用的控制方法能够以较小的框架角度使整车快速平衡到直立状态,并且在行驶过过程中很好的抵抗外部干扰,以一个距平衡角度2°范围内的侧倾角度行驶,仿真结果对单辙两轮车的平衡行驶有显著意义。

基于视线角速度精度的导引系统抗干扰性能评估指标研究

针对传统抗干扰性能评估指标集中在导弹制导系统层面,无法满足导引系统抗干扰性能评估的问题,本文在分析抗干扰过程中制导系统内部误差传递原理的基础上,基于导引系统的测量误差,提出了基于视线角速度精度的导引系统抗干扰性能评估指标,从而在导引系统研制过程中,能够及时对其抗干扰性能进行评估。由于视线角速度精度在外场试验中不易测量,为了提高该指标的测试效率,基于比例导引制导原理,给出了视线角速度精度的简化计算方法,并针对非比例导引制导场景,给出了利用识别时间对视线角速度精度进行等效测试的方法。外场数据测试结果表明,该指标能够反映导弹在不同场景下的抗干扰性能,具有一定合理性。

频域反射法阻抗匹配技术及其在电缆衰减补偿与相速度计算中的应用

频域反射法(frequency domain reflectometry,FDR)是诊断电缆绝缘状态的有效方法。针对现场FDR测试中存在的首端阻抗不匹配问题,该文提出了一种有效的FDR首端阻抗匹配技术。该文通过引入可变串联阻抗模型,结合估计得到的电缆特性阻抗,有效解决了FDR现场测试中分叉引线对测试结果的影响。首先,通过搭建电缆模型,结合行波的多次折反射原理推导了电缆首端的反射系数,阐述了信号在电缆内部的传输过程。然后,给出了电缆首端存在分叉引线时的首端阻抗匹配技术。最后,在同轴电缆及10 kV电力电缆上开展了电缆首端阻抗匹配试验,验证了该方法的有效性和准确性。结果表明:该方法可有效解决现场测试中存在的电缆首端阻抗不匹配问题,并且利用首端阻抗匹配处理后得到的数据,亦可实现电缆衰减的有效补偿及电缆相速度的准确计算。

平转施工桥梁转体角速度及角加速度合理取值分析

关于水平转体施工桥梁的转体角速度限值问题存在较大的争议,现有标准提出的0.01~0.02 rad/min的平转角速度限值偏于保守,造成部分转体桥无法在正常的铁路天窗时间内完成转体,而一些工程实际采用的转速大幅超过现有标准,但并未对结构安全造成任何影响。本文对转体角速度和角加速度与结构效应的对应关系进行理论分析,对国内相关研究成果进行归纳总结,并结合襄北编组站大桥的模型试验数据,按照转体悬臂长度提出转体角速度和角加速度合理取值范围。推荐取值为:悬臂长度不大于40 m时,角速度宜控制在0.05 rad/min以下;悬臂长度大于80 m时,角速度宜控制在0.025 rad/min以下;悬臂长度在40~80 m时,转体角速度的上限值可内插取值;转体角加速度宜控制在2.2×10^(-5)~4.2×10^(-5)rad/s^(2)。

基于旋转变分模态分解的IMU角速度去噪算法

惯性测量单元(IMU)的应用中,角速度的噪声误差积累对姿态解算性能有较大的影响。针对角速度中存在的噪声,提出一种融合了变分模态分解(VMD)和角速度旋转三维分解的去噪算法。首先通过坐标系旋转获得角速度在不同虚拟轴的输出,再利用VMD提取合适分量重构虚拟轴信号。VMD的非线性重构使得各个虚拟轴的残留误差相对独立,最终多个虚拟轴的反向旋转回到原始坐标系后通过独立信号的均值合并能有效消除IMU中角速度的噪声。基于EuRoC数据集的实验结果表明:该算法降噪效果显著,均方根误差降低70%~85%,且能有效平衡三轴误差。

弹载复合量程角速度测量系统的设计

随着现代军事战争模式的转变,精确制导弹药将成为战场上的常规武器,将常规弹药进行制导化改造,提高其打击精度势在必行。而弹体导航参数信息的可靠高精度测量是制导弹药实现精准打击的前提。为解决陀螺仪量程与测量精度相悖的问题,提出了多传感器复合量程测试理念,基于MEMS(微机电系统)陀螺仪搭建角速度测量系统,并进行模拟弹载试验。试验结果表明,复合量程角速度测量系统功能正常,动态功耗稳定,在模拟弹载环境下工作性能良好,具备一定的工程应用价值。

基于瞬时角速度信号增强的RV减速器行星齿轮局部故障检测

针对旋转矢量(rotary vector, RV)减速器多源耦合严重,行星齿轮局部故障所引起的冲击易被其他干扰分量所淹没,故障特征提取困难的问题,结合编码器信号的优势提出了一种基于自适应最大二阶循环平稳盲解卷积(adaptive maximum second order cyclostationarity blind deconvolution, ACYCBD)的RV减速器行星齿轮局部故障检测方法。首先,拾取伺服电机内置光编码器信号,并利用向前差分计算获得瞬时角速度(instantaneous angular speed, IAS)信号;然后,依据特征评价指标(characteristic evaluation indicator, CEI)最大化原则自适应确定ACYCBD优化滤波器长度,并对IAS信号进行增强;最后,通过识别时域中与故障冲击周期相匹配的理论齿数实现RV减速器故障检测。通过试验数据分析,并将所提方法与现有的稀疏低秩分解算法和增强CYCBD算法对比,验证了所提方法的有效性。

G-force眩晕诊疗系统角速度对良性阵发性位置性眩晕患者诊断的影响

目的:观察眩晕诊疗系统旋转角速度对良性阵发性位置性眩晕(BPPV)患者诊断的影响。方法:选取2022年11月-2023年4月在南阳市中心医院眩晕中心就诊的203例BPPV患者,随机分为A、B、C、D 4组,分别以初始角速度为30°/s、55°/s、80°/s、105°/s对患者进行位置试验,通过对比4组患者眼震阳性率差异评价角速度对BPPV患者诊断的影响。结果:在203例患者中,共有175例在首次位置试验检出眼震,总体阳性率为86.21%,其中,A组(30°/s)阳性率为76.92%,B组(55°/s)阳性率为96.00%,C组(80°/s)阳性率为82.00%,D组(105°/s)阳性率为90.00%,B、C、D三组首次位置试验眼震阳性率相较于A组更高,其中以B组最为明显(P<0.05),D组、C组次之(P>0.05)。结论:一定的角速度是成功诱发BPPV患者眼震的关键,以55°/s的角速度进行位置试验可明显提高患者位置试验眼震阳性率,建议优先以55°/s的角速度对患者进行位置试验。

基于零极点配置的宽频带角速度传感器信号融合方法

为满足在轨微角振动力学特性分析和主动补偿的测量需求,解决单一角速度传感器难以兼顾sub-μrad级低噪声与k Hz宽频带的问题,提出一种基于零极点配置的宽频带角速度传感器信号融合方法。通过调配不同测量带宽角速度传感器传递函数的极点来调整传感器传递特性,使传感器在非工作带宽的信号和噪声衰减后再进行融合,实现了带宽2 Hz-1000 Hz的MHD角速度传感器与带宽DC-22 Hz的MEMS陀螺仪的数据融合,并将所提方法与两种基于频域的数据融合算法进行对比。实验结果表明:当对MEMS陀螺仪进行零极点配置融合时,融合信号在0.1 Hz-700 Hz频段内最大幅值波动1.64 dB,等效噪声角速率0.2126°/sRMS。所提方法能够为宽频带角速度测量提供技术保障,并能为具体场景下融合算法的应用和选择提供指导。

2053例正常人双温试验眼震最大慢相角速度与年龄的相关性研究

目的分析正常人双温试验最大慢相角速度(maxSPV)与年龄的相关性,并分析其机制。方法2019年01月~2022年06月至我院耳鼻咽喉头颈科眩晕诊疗中心检查的2053名正常人行冷热试验。记录受试者性别、年龄,以及分别经左侧24℃、50℃,右侧24℃、50℃气体刺激后诱发眼震极盛期10 s的maxSPV,进行统计学分析。结果70~79年龄段、>80年龄段maxSPV下降,差异有统计学意义(P<0.05);所有年龄段热气刺激后maxSPV均大于冷气刺激后maxSPV,差异有统计学意义(P<0.05)。结论70岁以上人群双温试验maxSPV下降;所有年龄段热气刺激后maxSPV均大于冷气后maxSPV。

舰载角速度匹配传递对准方法研究

为了提高舰载局部捷联惯导系统的导航精度,希望能够在传递对准过程中,对船体甲板变形进行估计,对惯性器件的某些误差进行标定,并进行补偿。作为参数匹配传递对准方法之一的角速度匹配法为此提供了可能。文中对角速度匹配法中的三种不同海况下的系统状态可观测性进行了详细的分析,并对船体甲板变形和陀螺漂移进行了Kalman滤波估计及精度分析。研究结果表明,这一方法具有较好的对准精度和快速性,但具体情况随船体的运动情况而不同。

舰载姿态加角速度匹配传递对准方法研究

用于传递对准的测量参数匹配法极大地受限于舰船所处海况,为解决这一问题,提出了姿态加角速度匹配法。在三种典型的海况下,对这一传递对准方法中舰船甲板变形和陀螺常值漂移进行了KALMAN滤波估计及精度分析,并对陀螺漂移标定的可行性进行了深入的分析。研究结果表明,姿态加角速度匹配法具有稳健的对准精度和快速性,陀螺漂移的标定依赖于舰船甲板动态变形的大小。

角速度匹配传递对准方法在舰艇平台的适用性分析

角速度匹配传递对准可用于舰载导弹或舰载火炮等武器惯导系统的初始对准,对准精度高、速度快。但对准效果易受舰体变形角与时间延迟的影响。舰体变形可分为静态变形角及动态变形角。分析了三种不同动态变形角模型和时间延迟对角速度匹配传递对准的影响,并通过仿真进行了分析验证。仿真结果表明将动态变形角干扰作为量测噪声引入滤波器,当动态变形角为白噪声时,对角速度匹配传递对准性能没有影响。当动态变形角为有色噪声时,静态变形角估计误差会变大甚至不收敛。文中以动态变形角是二阶Markov过程为例,动态变形角经白化处理后对准效果大大提升。100 ms时间延迟会引起静态变形角2'估计误差。

H_∞次优滤波在角速度匹配传递对准中的应用

角速度匹配传递对准的量测量是主惯导的高精度陀螺测量信息与子惯导的陀螺测量信息之差,将角速度匹配传递对准的量测量送入卡尔曼滤波器进行信息融合,以获得导航系统误差的最优估计值。通过对角速度匹配传递对准的系统状态模型和量测模型的构建与分析,在将机翼弹性变形等干扰项为有色噪声时,采用H_∞次优滤波的角速度匹配传递对准方式估计弹体的安装误差角与姿态失准角,从而实现机载导弹武器系统的快速传递对准。仿真结果表明,基于H_∞次优滤波的角速度匹配传递对准,能有效抑制实际应用中弹体的机翼弹性变形等外界不确定噪声的干扰,在确保传递对准鲁棒性能的同时,可以获得良好的快速性能和滤波精度。因此,作为一种空中飞行的对准方法,采用H_∞次优滤波将干扰项作为有色噪声应用于角速度匹配传递对准更符合工程应用的实际情况。

角速度匹配在机载武器传递对准中的应用

直升机与固定翼飞机相比,主惯导类型、精度、机翼变化及机动模式均不相同,这些对传递对准的精度产生很大影响,目前对其研究较少。文中基于工程需要,针对直升机主惯导采用捷联惯导的特点,提出了采用角速度匹配传递对准方案,推导了系统的状态方程和量测方程,采用奇异值分解法(SVD)对其进行了可观测性和可观测度分析。数字仿真结果表明角速度匹配直升机机载武器传递对准是较好的一种方案,为该方案的实际应用奠定了一定的理论基础。

基于弹道弯曲角速度单矢量的制导炮弹滚转角空中粗对准方法

制导炮弹内弹道呈现高转速、大过载的特点,其导航坐标系统滚转通道无法进行初始对准。针对以上难点问题,根据无控段飞行特性,提出一种基于弹道弯曲角速度矢量的滚转角空中粗对准方法。在无需卫星、机动辅助的条件下,利用重力引起的弹道弯曲角速度矢量作为基准,通过单矢量定姿实现滚转角对准。为消除低精度陀螺仪的零偏、轴偏角等误差的影响,分析了弹体姿态运动测量信息的频域特性,利用FIR带通滤波器提取角速率陀螺信息中弹体滚转频点处的有用分量,并采取对准起始时刻冻结弹体坐标系下的积分策略,平滑随机测量噪声,从而提高对准精度。通过数学仿真手段,探究了惯性陀螺误差对对准精度的影响。数学仿真结果表明:该方法仅利用低精度角速率陀螺即可实现在无控段快速粗对准滚转角,误差在1°左右;在飞行搭载试验中,滚转角对准误差可控制在2°以内。

基于MHD角速度传感器的面阵相机模糊图像复原

在轨卫星平台上普遍存在着宽频带、低幅值的微角振动,随着对航天相机探测能力和遥感图像空间分辨率要求的不断提高,微角振动对星载光学系统成像质量的影响更加突出.针对高频微角振动造成的图像模糊问题,提出使用磁流体动力学(magnetohydrodynamics,MHD)角速度传感器测量面阵相机受到的微角振动,并根据面阵相机角运动信息构建点扩散函数,进一步采用基于全变差正则化的图像复原算法实现图像复原,从而提高图像质量.首先,在分析航天相机受到微角振动干扰产生像移原因的基础上,建立像移模型,并根据像点在焦平面上的移动轨迹构建点扩散函数.其次,搭建实验系统模拟航天相机在微角振动环境下的成像过程,在垂直于光轴的方向上施加单频正弦角振动干扰,并使用MHD角速度传感器进行探测.最后,利用基于全变差正则化的图像复原优化算法对模糊图像进行复原,并基于图像的调制传递函数对复原图像质量进行评价.实验结果表明:当微角振动频率在20~300 Hz内,且产生的像移在13个像元以下时,复原图像的调制传递函数积分面积可达到静态图像积分面积的90%以上,图像细节清晰,对比度得到明显提升.对同一频点进行多次重复实验,结果表明该方法具有良好的重复性.相关实验结果表明,基于MHD角速度传感器的微角振动测量方法和图像复原算法相结合能够显著提高航天相机的成像质量.