三维光纤陀螺系统分布式测量思安江面板堆石坝挠度

本文阐述高砼面板堆石坝面板挠度监测技术的最新进展,作者提出并首次在思安江砼面板堆石坝实现砼面板挠度三维光纤陀螺(FOG)系统的测量技术,取得令人关注的科研成果。研制的三维光纤陀螺具有小动态、高精度的特点;FOG系统运行管道和测量小车的设计是合理的,且测值稳定、可靠、重复性好。

干涉式光纤陀螺系统Serrodyne调制误差分析

本文首先针对实现闭环光纤陀螺系统相位零化技术的Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制理论进行了详细分析，通过对实际Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制分析得出因回扫时间的延迟产生周期性反对称毛刺是导致调制失真的因素，运用 Ｆｏｕｒｉｅｒ Ａｎｇｉｅｒ Ｂｅｓｓｅｌ级数对误差信号各次谐波分解得出低次谐波分量在误差信号中占主导作用，并提出减小调制误差的方法。

一种光纤速率陀螺组件系统误差的两级补偿方法

针对某型光纤速率陀螺组件系统误差复杂、补偿难的问题,提出了一种两级误差补偿方法,实现了系统全温综合误差的补偿。首先,通过理论分析得到了系统误差类型,包括:三轴陀螺不正交、刻度系数、模拟电路误差及刻度系数温度、模拟电路温度误差,并结合试验,分析验证了其误差特性。根据误差特性制定了两级补偿方法,并通过一级补偿了三轴陀螺不正交、刻度系数、模拟电路误差,在此基础上,通过二级补偿了刻度系数温度、模拟电路温度误差。试验表明,该补偿方法能将系统输出精度提高一个数量级,具有一定的工程应用价值。

实用型光纤陀螺系统工作点的选定和稳定技术的试验研究

介绍了实用型中低精度开环光纤陀螺系统中如何实时并准确地测量陀螺系统的工作点的方法和技术方案,并且从理论上分析了开环的光纤陀螺系统的工作点的选择依据。通过对实验结果的对比测试分析,提出了进一步提高光纤陀螺精度和稳定度的途径和设想。

实用型中低精度开环光纤陀螺系统的试验研究

全光纤的开环光纤陀螺系统从探测器的电信号直接解算出光纤陀螺的Sagnac相移,具有结构简单、全光纤、成本低廉等优点.所以开环光纤陀螺是满足中低精度应用要求的比较理想的方式. 实用型中低精度开环光纤陀螺系统采用了全保偏的设计方案,动态偏移调制采用正弦信号调制和压电陶瓷调制器(光纤在压电陶瓷上环绕数圈),利用多次谐波分析的数据处理方法,并且结合高阶契比雪夫FIR滤波器、自适应最佳采样速率设定、频谱分析技术、数字相关处理等数字信号处理技术,实现了2 deg/h的较高精度. 本文除了介绍上述设计方法外,还将介绍陀螺工作点稳定和选择技术等方面的设计方法,并且通过对实验结果的对比测试分析,提出了进一步提高光纤陀螺精度和稳定度的途径和设想.(PH1)

光纤陀螺惯导系统温度建模与补偿技术研究

工作环境温度的变化使光纤捷联惯导系统内部惯性器件产生了温度漂移,严重影响了系统输出精度。该文从便于工程实现角度出发,设计了一种基于光纤陀螺和石英加速度计温度漂移建模与补偿的方法。建模过程中参数取值通过转台试验获得。验证试验结果说明了建模与补偿的正确性与实用性。

光纤陀螺捷联惯导系统速度算法的改进研究

划桨误差的确定与补偿是影响高动态、恶劣振动环境下捷联惯性导航系统速度计算的重要问题。传统的捷联速度算法一般是基于陀螺的角增量信号和加速度计的速度增量信号。当应用于输出为角速率的光纤陀螺捷联惯导系统时就受到局限。针对光纤陀螺捷联惯导系统输出为角速率和加速度的情况,提出了一类新的划桨误差补偿算法,并进行了优化,给出了算法的划桨误差表达式,并进行了仿真分析。结果表明,新的算法精度较传统算法有显著提高。

光纤陀螺捷联系统数据采集方案研究

根据光纤陀螺捷联系统的要求,提出了基于高分辨率模数转换器和数字信号处理器的加速度计数据采集方案.同时根据捷联系统3个通道输出速度的要求,设计了并行采集方案,并对于高分辨率模数转换器的选择作了讨论计算.

光纤陀螺在惯导系统中的建模及其应用

提出了一种适用于高精度光纤陀螺(FOG)的静态输出信号建模的改进型二阶自回归AR(2)模型,建立了FOG随机误差的实时卡尔曼滤波器,并在FOG捷联惯导系统(SINS)中进行了实际应用。Allan方差分析和实际应用表明,该建模和滤波方法有效减小了高精度FOG误差,在一定程度上提高了FOG SINS的静态初始对准精度,明显降低了导航漂移,提高了导航精度,具有较好的实际应用价值。

小波滤波方法在光纤陀螺惯导系统初始对准中的应用

光纤陀螺捷联惯导系统(FOG SINS)初始对准的精度直接影响到系统的导航精度,而光纤陀螺的随机漂移则是影响系统初始对准精度的重要因素。对小波分析的理论进行深入的研究,将多种小波滤波方法应用于光纤陀螺随机漂移数据的处理中,并对小波滤波结果进行对比,选定出在工程应用中最佳的小波滤波方法,应用Allan方差分析对该方法进行性能评估,并将此小波滤波方法应用于初始对准试验中,对试验结果进行分析,验证了最佳小波滤波方法的先进性。

小波滤波方法在光纤陀螺惯导系统初始对准中的应用

光纤陀螺捷联惯导系统初始对准的精度直接影响到系统的导航精度,而光纤陀螺的随机漂移则是影响系统初始对准精度的重要因素.对小波分析的理论进行深入的研究,将多种小波滤波方法应用于光纤陀螺随机漂移数据的处理中,并对小波滤波结果进行对比,选定出在工程应用中最佳的小波滤波方法,应用Allan方差分析对该方法进行性能评估,并将此小波滤波方法应用于初始对准试验中,对试验结果进行分析,验证了最佳小波滤波方法的先进性,具有较高的工程意义.

基于DSP的光纤陀螺捷联惯导系统的设计

简单介绍了基于光纤陀螺的捷联惯导系统的设计,相对于平台惯导系统捷联系统有很多优点,硬件简单,便于安装、维修和维护,大大降低了系统的成本,但捷联算法运算量大,因此用运算速度高的DSP作为解算单元,可以满足要求.给出了捷联惯导系统的数学模型以及方框图,重点介绍了系统的软件实现,给出了流程图.所有这一切已应用于实践,结果证明这一设计切实可行.

ARMA模型在光纤陀螺惯导系统寻北中的应用

在光纤陀螺捷联惯导系统寻北过程中,光纤陀螺的随机漂移是影响其精度的重要因素。论文提出了一种建立三阶自回归模型AR(3)方法,实现了高精度FOG捷联惯导系统静态输出信号的在线建模,并采用强跟踪卡尔曼滤波技术进行误差的实时滤波。寻北试验结果表明,寻北精度有了明显的提高,从而验证了方法的可行性,具有工程实用性。

CEEMDAN与小波变换混合去噪方法在光纤陀螺监测系统信号去噪中的应用

为了有效降低噪声对光纤陀螺监测系统实测信号的影响,提出基于CEEMDAN与小波变换混合去噪的方法。先将信号进行CEEMDAN分解,得到一系列IMF分量,计算每一个IMF分量与原始信号的相关系数,利用相关系数的大小筛选出主要的IMF分量。结合小波变换,对筛选出的IMF分量进行降噪处理,最后进行信号重构。引入含噪信号与降噪误差比和均方误差两个指标来判断降噪效果,利用单一的小波变换、CEEMDAN方法、CEEMDAN与小波变换混合去噪三种方法对仿真信号和实测信号进行分析。结果表明,基于CEEMDAN与小波变换混合去噪方法的去噪效果最好,有效地降低了噪声对真实信号的影响,去噪后的信号能准确地表征真实信号的变化特征。该方法非常适合光纤陀螺监测系统的信号去噪,能进一步提高光纤陀螺监测系统的测量精度。

光纤陀螺捷联惯导系统艇上系泊状态自标定方法

从实际工程使用角度出发,提出了一种在系泊状态下的系统级自标定方案,避免了惯导系统在艇上的反复拆装。提出的系统级标定方法设计了15位置转位方案,可以通过Kalman滤波对陀螺仪和加速度计的零次项误差,标度因数误差,安装误差进行精确估计,除了对以上误差参数的估计外,对影响导航精度的内杆臂参数和加速度计正负通道非对称误差也可以进行估计。并根据系泊状态的特殊晃动环境,设计了零相位延迟的低通滤波器从惯导系统的速度解算中得到速度误差,保证了惯导系统在不依赖外界输入条件下完成自标定任务。仿真及实验结果表明,该方法能在系泊状态下准确估计出全部误差变量,且与静基座标定结果相符,具有实际应用价值。

光纤陀螺冗余可修复系统可靠性评估

为获得光纤陀螺冗余可修系统的可靠性,提出一种将故障树模型与蒙特卡洛仿真相结合的新方法。首先,基于系统的逻辑结构建立故障树模型;然后,采用蒙特卡洛法对模型进行求解,在陀螺失效率一定的情况下,通过蒙特卡洛仿真方法,描绘不同维修条件下冗余系统的稳态可用度收敛曲线,给出光纤陀螺不同修复率时的系统可靠性指标;最后,通过对算例分析得出:当组成冗余系统的单个光纤陀螺修复率分别为:1/24,1/168,1/720,1/8760次/h时,对应的系统稳态不可用度分别约为:2.6×10^(–7)、8×10^(–6)、1.43×10^(–4)和1.75×10^(–2)。由此验证和比较得出,单个光纤陀螺修复率越高,其组成的可修复冗余系统可用度越高,且该方法能够通过直观模拟和理论计算获取系统丰富的可靠性指标,有效评估光纤陀螺冗余可修系统可靠性。

高精度惯性导航系统的技术预见

面对水下装备无人化/智能化的发展趋势,系统分析国内外知名惯性导航系统生产公司的产品,梳理水下装备的核心设备—惯性导航系统的发展趋势。基于工具检索国内外知名惯性导航系统公司的公开文献、专利以及产品手册等开源信息,提炼关键信息以及参数进行对比分析。目前,光纤陀螺惯性导航系统在国内已成为实现水下装备高精度定位的核心产品,基于谐振陀螺的惯性导航系统尚处于研发阶段。国际市场上,基于激光陀螺的惯性导航产品正逐渐被基于谐振陀螺和光纤陀螺的惯性产品替代。从法国赛峰和Exail这两家顶尖公司的产品指标看,谐振陀螺高精度惯性产品相比光纤陀螺高精度惯性产品而言,无论在体积还是在质量上都有较大优势,后续可能完全替代光纤陀螺系统成为市场主流。

船用单轴旋转光纤陀螺惯导系统海上对准研究

研究了一种海上对准算法,利用GPS提供外部参考信息(速度、位置信息)构建数学隔离平台,隔离风浪造成的摇摆运动;根据单轴旋转系统误差传播规律,在旋转坐标系下采用卡尔曼滤波方法,实现系统精对准,并对Z陀螺刻度系数进行了估计与补偿,有利于提高单轴旋转系统的性能。仿真结果表明,采样频率为1 k Hz时,经过2500 s精对准,平台偏角、陀螺漂移、加速度计零偏和Z陀螺刻度系数误差估计值达到系统要求。