基于IMU体对角线旋转的双轴旋转方案

旋转调制技术可以有效降低惯导系统的导航误差,但目前常规旋转惯导系统的机械结构无法更进一步提升误差调制效果。基于惯性测量单元(inertial measurement unit,IMU)体对角线安装结构,提出了一种改进的双轴旋转方案。方案选取IMU 3个正交惯性器件的体对角线为水平旋转轴,与该轴正交的旋转轴为垂向旋转轴。通过改变水平和垂向旋转轴的旋转速度、方向和次序实现双轴旋转。由于旋转轴与惯性器件均不同向,在旋转的任意时刻,3个方向的惯性器件误差均得到了调制。首先,建立了基于体对角线旋转方案的数学模型,在此基础上推导了坐标变换关系与误差方程,得到了误差传播特性,验证了改进方案的优势。最后,进行了系统综合误差的仿真校验。在相同误差条件下,系统位置误差由传统方案的0.4189海里/120小时减小到0.1207海里/120小时,验证了改进方案抑制误差的有效性。

基于双轴旋转结构的ICF靶器件精密装配实验研究

针对惯性约束激光核聚变(ICF)靶零件夹持和装配过程中存在的重载荷与高检测分辨率之间的装配难题,该文提出了一种基于双轴旋转结构的微装配方法。首先通过分析装配目标器件(铝套筒,金腔和半腔)的特点,制定了精密装配总体结构方案。然后介绍双轴旋转装置并对相应的传感器进行标定,并进一步对集成传感器的双轴旋转装置进行角度偏转测试,可检测最小0.01°的偏转。实验表明,该双轴旋转装置能灵敏地检测到微小的偏转,并且传感器对双轴旋转具有“置零”的能力,通过该装置可在无视觉引导的情况下完成目标件的装配。

一种双轴旋转惯性导航系统的重要参数快速自标定方法

为了提高双轴旋转惯导重要参数标定的快速性和精度,提出一种快速自标定方法。通过设置不同的标定路径可以在10 min内完成陀螺和加速度计的零偏以及标度因数误差的标定。该方法利用基于姿态误差观测的卡尔曼滤波完成陀螺零偏的估计。通过六位置翻滚并以速度误差作为观测量进行卡尔曼滤波,完成加速度计的零偏及标度因数误差的标定。使天向陀螺绕方位轴旋转4周,使水平陀螺绕水平轴转动4周,通过计算旋转前后的姿态误差完成陀螺标度因数误差的估计。仿真和试验结果表明,该方法可以实现双轴旋转惯导重要参数10 min内完成自标定,且具有较高的精度。

基于双轴旋转惯导的舰船航向误差动态评估方法

针对无外界参考航向信息情况下的舰船航向误差实时动态评估问题,提出一种基于双轴旋转惯导的动态评估方法。通过对比分析引起双轴旋转惯导航向误差和纬度误差的传播规律,建立了双轴旋转惯导纬度误差和航向误差之间的关联性模型。根据二者之间的关联性模型,在可获取外部参考位置信息的条件下,利用双轴旋转惯导纬度误差对航向误差进行实时动态估计与补偿,实现了基于双轴旋转惯导的舰船航向误差动态评估。仿真结果验证了所提出的基于双轴旋转惯导的舰船航向误差动态评估方法有效性:通过对双轴旋转惯导航向误差进行估计与补偿,双轴旋转惯导航向误差最大值约为0.28′,标准差约为0.0808′,满足高精度舰船惯性导航系统航向精度的动态评估需求。

系统级双轴旋转调制捷联惯导误差分析及标校

旋转调制技术可以调制惯性器件常值误差,有效提高惯导系统的长航时导航精度。出于一种旋转调制式捷联惯导系统的研制需求,从旋转调制式捷联惯导的基本原理出发,提出了一种系统级双轴旋转调制式捷联惯导工程实现方案,并对其系统误差特性进行了深入的分析及仿真,找出了影响系统长航时导航精度的误差源。基于此。为了能仅利用系统自身旋转机构就可对主要误差源进行估计补偿,提出了一种系统级自标校方案。通过计算机仿真表明:此方案可以对影响系统长航时精度的主要误差项进行精确估计,是一种有效可行的系统级标校方案。

双轴旋转冠脉造影术与常规冠状动脉造影术的临床应用效果及辐射剂量比较

目的:比较双轴旋转冠脉造影(XperSwing)术与常规冠状动脉造影(CCA)术的临床应用效果和辐射剂量,评价2种冠脉造影技术的差异性及临床价值。方法:收集行临床冠脉造影检查患者30例,其中CCA组20例,XperSwing组10例,分析2组患者检查的透视时间、对比剂用量和图像质量评分。应用中国人仿真胸部体模模拟XperSwing技术及CCA检查环境,将热释光个人剂量计(TLD)布放于仿真胸部体模的主要组织器官,测量各组织器官的吸收剂量,计算2种冠脉造影技术的有效剂量。结果:与CCA组比较,XperSwing组患者的对比剂用量减少27.74%(P<0.05),透视时间和图像质量评分差异无统计学意义(P>0.05);XperSwing组仿真胸部体模各组织器官平均吸收剂量低于CCA组(P<0.05);XperSwing组有效剂量(4.94mSv)低于CCA组(5.57mSv)。结论:XperSwing术可满足冠脉造影图像质量要求,并可有效降低冠脉造影的对比剂用量和辐射剂量。

基于双轴旋转惯导的激光陀螺仪与g有关偏置自标定法

标定激光陀螺仪与g有关偏置可以进一步提高双轴旋转惯导的定位精度。在传统的六位置标定方法上增加四个倾斜的位置,形成一套十位置自标定算法。该算法不仅可以标定惯性器件的常值偏置,比例因数误差和失准角,还能标定陀螺仪的与g有关偏置。静态试验表明,在标定和补偿了陀螺仪与g有关偏置项后,经纬度误差(尤其是经度误差)随着时间的变化量明显减小。与传统的六位置法相比,经度误差随着时间发散速度明显降低。该自标定法在静态时至少可以提高50%的系统精度。

双轴旋转式SINS自主标定技术

在双轴旋转式SINS中,惯性元件常值漂移误差对系统的影响可以得到调制,但安装误差和标度因数误差对系统的影响无法得到调制,同时这些误差会与旋转角速率耦合,引起速度锯齿波等误差从而降低了系统的各项性能指标。为了减少这种影响,分析了光学陀螺双轴旋转式SINS误差传播特性,利用奇异值分解法对系统的可观测程度进行了分析,经分析,与转动轴相关的安装误差和标度因数误差的可观测度较好,据此设计了系统的自主标定方案及滤波算法,进行了数字仿真和半实物仿真验证试验。试验结果表明,利用设计的自主标定方案,在1 h内能估计出转轴上两个陀螺的标度因数误差及与转轴相关的四个安装误差,估计精度能达到95%以上。导航试验验证表明,利用自主标定的参数,相对于传统标定方法,使系统定位精度提高了20%。

基于单轴旋转组合的捷联惯导双轴旋转调制算法设计

从旋转过程出发,分析指出经典的双轴转—停—转方案中停位过程带来的误差振荡;从结构角度出发,分析指出经典的双轴旋转方案中旋转框架的存在带来的耦合误差以及机械电气设计加工难度;提出了基于单轴旋转组合的双轴旋转方案,两个分别水平与垂直安装的单轴旋转装置的连续旋转避免了停位过程的存在,机械结构保证了两旋转轴的垂直度,避免了旋转过程中的耦合误差。仿真比较了经典双轴旋转调制、基于单轴旋转组合的双轴旋转调制两种方案。仿真结果表明,在本文的仿真条件下,基于单轴旋转组合的双轴旋转调制相较于经典双轴调制,两者系统误差相当,但随机误差减小了约20%。

基于速度阻尼的双轴旋转式激光陀螺捷联惯导标定方法

惯性元件参数的长期稳定决定着惯导系统的精度,目前对于激光陀螺捷联惯导系统(RLG-SINS)主要是采用系统级旋转调制技术来实现高精度导航能力,同时系统级旋转也提高了初始对准精度以及惯性元件误差的可观测性。针对激光陀螺惯导系统惯性元件误差项的特点,同时结合分立式标定与系统级标定各自的优势,设计了一种水平阻尼模式下的Kalman滤波方案,利用双轴旋转机构,通过观测导航位置误差来实现初始对准以及部分惯性元件误差参数的标定,可以有效地减小惯性元件逐次启动误差对导航精度的影响。仿真结果表明,系泊状态零速度阻尼模式下工作4 h,可以标定出石英加速度计标度因数误差、零偏与激光陀螺零偏,共计9项误差参数。加速度计零偏估计误差小于2%,陀螺零偏估计误差小于8%,误差估计精度满足高精度惯性导航要求,该方法具备一定的工程实用性。

双轴旋转式惯导系统自标校技术

为使系统长时间保持较高精度,惯导系统启动后需要对惯性器件误差进行标校.本文利用全局可观测性分析方法,建立了旋转式惯导系统的运动状态与其可观测性之间的关系,提出船用旋转式捷联惯导初始对准与自标校的转位原则,利用该原则并结合惯导系统的实际,设计出了一种绕两水平轴旋转的八位置标校方案,仿真结果表明绕两水平轴旋转方案优于其他绕任意两轴旋转方案;在实验室环境下对该标校方案进行了试验验证,结果表明:采用该方案后系统的定位误差由18 nm/10 h减小到5 nm/10 h,系统定位精度大幅度提高,验证了该标校方案的有效性.

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的污泥特性研究

研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器(SDRAnMBR)处理模拟啤酒废水的污泥特性。结果表明,SDRAnMBR的污泥活性高、旋转剪切力没有对厌氧颗粒污泥的性质造成破坏并具有性能良好的絮体;而且能有效减轻污泥浓度、EPS、污泥粘度、污泥颗粒粒径的变化对膜污染的影响,使之能在较高的MLSS(18～19.5g·L-1)、较高的EPS浓度(50.9～63.9mg·gMLSS-1)、较小的污泥颗粒粒径(4.00～36.54μm)和较大的污泥粘度(6.6～7.5mPa·s-1)时稳定运行。SDRAnMBR中由膜旋转形成的三相旋转流和厌氧颗粒污泥的协同作用,使SDRAnMBR具有性能良好的活性污泥,同时强化了膜组件的抗污染性能。

FOG双轴旋转六位置现场标定方法

光纤陀螺的制造工艺决定陀螺的漂移、刻度因数等参数随着运行时间的增加发生变化,必须定期进行陀螺重标定。实验室的传统标定方法依赖于高精度三轴转台,不能满足现场标定的要求。针对现场标定条件,必须降低标定对于姿态基准的要求。针对该问题,分析旋转机构误差调制机理,充分利用旋转机构,以输入角速率变量为基准,给出一种适用于现场标定的六位置标定方法。以自制的光纤陀螺为研究对象,实验结果表明:该方法与传统实验室标定方法精度相当,缩短了标定时间,有效地降低了标定对转台的依赖。

双轴旋转刺激后模拟失重大鼠前扣带回皮质内Fos表达(英文)

目的:研究动物接受不同实验方式重力刺激后,前扣带回皮质(ACC)这一可能与空间飞行后心血管功能紊乱有关的前庭功能区中神经元活动变化。方法:该研究采用卵白素-生物素复合物(ABC)、3,3’-二氨基联苯胺四盐酸盐水合物(DAB)为呈色剂的免疫组织化学方法。大鼠随机分为三组:正常对照组(Con);后肢去负荷(HU)组(动物吊尾7d)和后肢去负荷-旋转组(HU-R)(动物后肢去负荷7d后进行2h双轴旋转刺激)。结果:(1)HU组动物ACC内Fos阳性神经元的数目(199.8±44.8)比Con组(365.0±135.6)显著降低(P<0.05);(2)双轴旋转刺激显著可增加7d吊尾大鼠ACC内Fos免疫阳性神经元数量(491.6±229.3,P<0.05)。这些结果提示模拟失重和双轴旋转都可影响ACC神经元活动。结论:ACC受模拟失重的影响,7d吊尾刺激使ACC内Fos表达水平下降可能是一种适应的表现。

激光陀螺双轴旋转导航系统高精度转动控制的设计与实现

为实现高精度激光陀螺双轴旋转导航系统,通过理论分析,设计实现了双轴旋转导航系统所需的高精度转动控制方案。所设计的转动方案在实际旋转导航系统样机上进行了实验验证。实验结果表明,所设计的转动控制系统速率偏差优于2?10-5(°)/s,速率平稳度优于10-4,速率峰值波动优于3?10-3(°)/s,峰值定位误差优于0.001°。所设计的转动控制电路控制精度高,运行稳定可靠,很好地满足了研制激光陀螺双轴旋转导航系统样机的需求。

基于双轴旋转的惯导系统误差自补偿技术

针对陀螺漂移影响惯导系统长时间导航精度的问题,提出了一种基于双单元体结构的误差自补偿方案.通过单元体的连续正反旋转,可以实现对所有方向上陀螺常值漂移的调制,从而大幅提高惯导系统的精度.对常值漂移、刻度系数误差、安装误差和角度随机游走等主要误差源的误差特性进行了分析,同时讨论了旋转机构精度对系统调制性能的影响.利用自行研制的双轴旋转调制式激光捷联惯导系统进行了多次海上试验,试验结果表明该方案可行,在不改变惯性器件精度的前提下,可提高系统精度一个量级以上.

浸没式厌氧双轴旋转膜生物反应器的开发

针对浸没式厌氧膜生物反应器的膜污染问题,开发了一套内置双轴旋转膜组件的浸没式厌氧膜生物反应器。系统的容积为120 L,内装填平板超滤膜。膜组件采用双轴同向旋转,由膜旋转形成的湍流可减缓膜表面的浓差极化及凝胶层的形成,从而有效控制膜污染。与传统厌氧膜生物反应器相比,该工艺具有结构紧凑、除污效果好、能耗低和可大幅度减轻膜污染等优点。

浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器的膜污染机理研究

试验研究了新型浸没式双轴旋转厌氧膜生物反应器处理啤酒废水的膜污染机理.分析了膜阻力分布情况和膜污染速率及稳定运行时膜过滤阻力随运行时间变化的阻力模型.结果表明,最初很短时间内膜污染受膜孔堵塞模型控制,之后受泥饼层阻力模型控制,后一阶段是膜污染的主要控制阶段.经过146天的运行,膜污染较轻,过滤阻力随时间增大的速率非常缓慢,并在一定膜转速下,过滤阻力保持不变.证实了系统由双轴旋转膜组件形成的湍流可削弱膜表面的浓差极化及泥饼层的形成,从而有效地控制膜污染.

捷联惯导四面体冗余配置的双轴旋转调制方法

传统捷联惯导采用三轴正交配置,存在单一传感器故障直接引发整个系统失效,且导航误差随时间累积快等问题。为解决这些问题,提出了一种将四陀螺冗余配置和双轴旋转调制相结合的捷联惯导导航方法。构建多指标约束的冗余优化准则,通过器件级配置方式,设计了基于四面体结构的四陀螺冗余配置方案,并在此基础上引入八次序双轴旋转调制方法,调制3个轴向的等效陀螺漂移。仿真结果表明,所提方法能够实现系统可靠性和导航精度的双重提升,具有重要的工程应用价值。

双轴旋转惯导系统误差传播特性分析

针对双轴旋转惯导系统的误差传播特性问题,推导出双轴旋转惯导系统的误差方程,通过特征值判据证明了误差方程在李雅普诺夫意义下的稳定性,设计了一种合理的十六次序转位方案,建立了研究误差传播特性的方法,分别仿真了初始对准误差角、陀螺常值漂移、陀螺安装误差、陀螺标度因数误差4种因素对导航误差传播特性的影响。结果表明,4种误差因素大小均与导航误差大小成线性关系,并且满足叠加性;4种误差因素会引起导航姿态、导航速度、导航纬度的常值误差和振荡误差,但不会引起积累误差;陀螺标度因数误差会引起导航经度误差的积累和发散。最后提出了减小双轴旋转惯导系统导航误差的措施,对设计双轴旋转惯导系统有一定的参考价值。