中天法在陀螺智能寻北系统中的应用研究

介绍了基于CCD(电荷耦合器件)图像传感器与计算机技术的陀螺仪智能寻北系统的结构与工作原理,给出了中天法陀螺定向计算的一般原始公式以及在计算机环境下应用中天法的五个数学模型,通过试验证明其有效性。说明了智能化寻北方法可以改变测量结果对操作人员素质的依赖,降低测量的读数误差,部分提高陀螺经纬仪的寻北精度。

加速度计在非陀螺寻北系统中的应用研究

根据加速度计及基于哥氏效应的加速度计动态寻北系统的工作原理,探讨了加速度计在该系统中特殊的应用方法:测量地球自转的北向分量、转台机械安装的倾斜角和电机的旋转速度。研究结果表明:巧妙地将加速度计应用于寻北系统中,充分发挥惯性元件的自身特点,可提高寻北系统的定位精度,对传统伺服系统的改造,也有借鉴意义。

单激光陀螺捷联寻北系统

论述了单激光陀螺捷联寻北系统的组成及工作原理,给出了寻北及姿态解算的数学模型和系统的软件流程,该系统在实验室内的测试结果为:寻北误差小于0.24°,寻北时间小于5min,姿态误差小于0.1°.

加速度计寻北系统的设计及关键技术研究

研究了基于哥氏效应的加速度计动态寻北系统的原理及其关键技术。该系统的工作机理与传统的陀螺寻北定向系统有很大的差异。两个加速度计按照严格的位置规定安装在高速旋转的转台上,一个用于测量地球自转的北向分量,另一个用于转台的调平装置。用快速多位置采样法及多周期信息处理技术,可以有效地改善系统的信噪比及系统偏差。为了满足系统控制精度的需要,选用了锁相控制技术,并进一步研究了其工作机理及具体的实现方法。随着低成本加速度计性能的不断完善,这种加速度计寻北系统将会取得更加优异的性能,并适合于更多领域的需要。

基于环形激光陀螺调制输出的寻北系统

利用环形激光陀螺对角速度输入量具有较高灵敏度的特点 ,提出了一种新型的激光陀螺寻北系统。将一环形激光陀螺垂直安装在水平的恒速转台上 ,使输入轴与台面平行 ,通过测量地球自转角速度的北向分量 ,实现寻北过程。通过与其对称放置的加速度计可以测量出由于轴系安装和系统调平引起的台面倾斜误差 ,从而对激光陀螺的数据输出量进行补偿。同时采用单周期多位置采样技术和多周期重复测量的方法 ,有效地抑制了激光陀螺的测量噪声 ,最大限度地减少了随机误差和系统误差的影响 ,提高了系统的寻北精度 ,适合多种领域的需要。

捷联寻北系统自动调平方法研究

为了满足捷联寻北调平系统自动化、智能化的要求,提出了一种转台自动调平方法。选用双轴倾角仪采用差分测量的方法获得转台倾斜角,根据旋转坐标变换由转台倾斜角度计算出转台倾斜支腿的高度,分别根据转台中心点不动和最高点不动的调节策略升降转台支腿,调平转台。仿真计算结果表明,最高点不动的调节方案具有较好的调节效果,采用最高点不动的调节方案,在支腿之间距离为350 mm,丝杆最小调节距离为2μm时,转台X轴和Y轴方向的调节精度分别为2.0"、1.7",满足捷联寻北系统的调平精度要求。该自动调平方法操作简单,调节精度高,可应用于光电经纬仪等带有铅垂轴系转台的高精度光电设备自动调平中。

全断面掘进机光纤陀螺捷联寻北系统

提出一种采用光纤陀螺捷联寻北系统来获得全断面掘进机机头方位角的方法,有效避免激光导向系统因机内不通视和粉尘烟雾等因素影响测量精度的问题。获取陀螺仪输出的地球自转角速度水平分量以及机载倾角仪输出的俯仰角与滚动角,通过坐标旋转变换进行陀螺敏感轴倾斜误差补偿,并利用地球自转角速度在载体坐标系各轴的分量构造公式消除纬度值,采用四位置寻北法计算出掘进机机头方位角。将系统安装于全断面掘进机中进行实验,得到寻北精度为0.07?,满足隧道施工要求。

基于光纤陀螺的二位置快速寻北系统设计

基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。

寻北系统陀螺仪与g有关项漂移的场地标定

根据寻北系统的工作原理,提出了一种与g有关的陀螺仪漂移误差的场地快速标定方法。通过该方法可以在外场地简便、有效地对寻北陀螺的与g有关的漂移项进行准确测量。通过误差补偿可以保证寻北系统长时期的工作精度。

加速度计寻北系统调平补偿技术分析

为了提高寻北系统的测量精度,在研究基于Corio lis效应的加速度计寻北原理的基础上,详细分析了转台调平误差及其噪声干扰对系统测量精度的影响,提出了将两个加速度计按照严格的位置规定安装在高速旋转的转台上,一个用于感应测量地球自转的北向分量,另一个用于转台的解析调平及测量由调平引起的噪声干扰.通过设计,可以降低系统对调平误差的要求,有效地改善系统的信噪比及系统偏差.

小波消噪技术在非陀螺寻北系统中的应用

为消除基座扰动对非陀螺寻北系统测量精度的影响,采用小波消噪技术对系统的输出信号进行处理。提出了利用信号在多尺度下小波变换系数中,其有用信号为平稳信号,而干扰噪声的模极大值并不随小波分解尺度增加而减少的特性,来确定基座扰动在时域上的作用点,消除影响后再进行小波变换消噪的方法。通过实验证明,该方法能有效提高系统的寻北精度,并增强系统在大幅度基座扰动下快速寻北的鲁棒性。

基于ARM7的光纤陀螺经纬仪寻北系统设计与实现

针对机械式陀螺经纬仪系统工艺要求高、结构复杂、精度受多方制约的特点,设计了一个陀螺经纬仪寻北系统,采用四位置寻北方案,选用光纤陀螺为测量元件,用高速32位ARM7微控制器作为主控芯片,寻北过程操作完全通过红外控制实现。实验数据表明,系统能很好的实现寻北功能,稳定性好,精度能够达到要求,同时系统结构简单、易于实现,接口灵活、扩展性好。

RIGOL示波器在寻北系统转位测试中的应用

介绍了寻北过程和转位控制系统。针对寻北系统对转位时间的特殊要求,提出了RIGOL DS1102CA型数字示波器测试转位机构性能参数的实现方案。实验分析表明该示波器测试、分析的转位参数准确可靠,并可以简化测试难度,增加测量数据准确性,提高测试效率。

煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。

基于80C196KC的车载快速寻北系统

以80C196KC为核心的车载快速寻北系统的构成及其硬软件实现。

基于sym8小波寻北系统去噪研究

针对寻北系统在实际运用中因受周围环境影响而导致寻北精度下降的问题,提出了基于小波变换的去噪方法.该方法选用sym8小波基,采用高次逼近法和改进的小波阈值对含有阵风噪声的原始陀螺信号进行小波去噪.结果表明sym8小波基为含阵风噪声陀螺信号进行小波去噪的最优小波基.调整其分解尺度进行仿真,发现分解尺度为4时达到了最佳去噪效果且提高了寻北精度,证明了方法的有效性与可靠性.

光纤陀螺寻北仪控制系统的设计和实现

陀螺寻北系统在军事和民用领域具有极广阔的应用。该文介绍了一种使用光纤陀螺实现自寻北系统的实现方法。系统采用DSP和计算机相结合的方法，其中用DSP进行数据采集及系统控制，DSP和计算机以RS232串口方式进行通信，用计算机实现数字滤波、数据解算和实时状态显示，完成寻北。寻北结束给出初始方位角，并用激光光斑指示北向。已完成的系统根据采用陀螺精度不同，达到3～10mrad寻北精度，可以满足相应寻北精度要求的军事和民用目的。

基于DSP的动调陀螺寻北导航系统的设计及实现

研究的寻北导航系统主要以动力调谐陀螺为敏感设备,创新地采用TMS320VC5402芯片作为主处理器构建寻北仪的计算机系统,取代通常构建系统时所用的PC机或单片机,并以CPLD为主要控制辅助组件设计并调试数据的采集、处理、输出、信息通信等硬件电路和相关软件,充分利用DSP快速运算、信息存储、逻辑判断和数据处理等能力完成多种控制任务,在实现寻北功能的同时又使系统的精度、控制和解算能力得到提升。

快速寻北系统误差补偿技术研究

寻北系统以地球自转角速度作为输入基准,利用陀螺仪和加速度计分别测量地球角速度的分量及载体的倾角,对数据进行捷联解算后获得基准轴与真北方向的夹角,从而得到载体的某一固定轴与北向的夹角。由于系统中存在着很多误差因素,它们将直接影响系统的寻北精度。作为一种精密惯性仪表,寻北系统的精度与其选用的敏感元件、结构安装及用于计算的参数等都有极其重要的关系,通过对系统的误差进行分析,找出合适标定试验方法,通过对系统进行补偿后保证系统的精度。

自寻北／稳瞄惯性平台组合研究

提出一种用于坦克等陆用战车的自寻北／稳瞄组合平台新方案，该方案采用双位置寻北计算及锁定方位测漂新方法，提高了寻北精度，使一个平台同时兼有寻北、稳瞄及姿态参考功能。