主动制冷型温控系统在捷联式重力仪上的应用

针对惯性导航系统内部惯性器件工作温度偏高的问题,以捷联式重力仪为研究对象,基于热电制冷器设计了一套主动制冷型温控系统。它可显著降低惯性器件工作环境温度及其变化率,有利于提升加速度计工作的温度稳定性和长期稳定性。根据系统仿真与实验验证,直接控制对象的温度能够稳定在30℃±0.05℃。与加热型温控系统相比,温差达到了-21.00℃,加速度计的工作环境温度从56.00℃降低到了43.59℃。主动制冷型温控系统能够提升重力仪在高温环境下的环境适应性,且其温度分布更加有利于提升加速度计的输出稳定性。

一种采用“捷联+平台”方案的新型航空重力仪

针对资源勘探等高精度应用对航空重力仪测量精度和分辨率的更高要求,在前期研究基础之上,研发了新一代采用"捷联+平台"方案的新型航空重力仪。设计了采用石英挠性加速度计和光纤陀螺的捷联式重力仪,采用了新型温度控制方案,提高了重力仪的环境适应能力。设计了稳定平台,将捷联式重力仪保持在垂直方向,隔离载机的角运动干扰,减小了重力传感器的动态误差。飞行试验表明,该方案是有效的,将航空重力仪的精度和分辨率提升到优于1mGal/3km。

捷联式重力无源导航系统

为了满足水下运载体长航时、高精度、低成本的导航需要,提出由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统、计程仪、深度计、光纤陀螺捷联式重力仪和数字重力异常图组成的捷联式重力无源导航系统。运载体的位置由激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统给出;光纤陀螺捷联式重力仪、计程仪和深度计组成水下捷联式重力测量系统,以激光陀螺单轴旋转捷联惯性导航系统提供的位置信息、计程仪提供的速度信息和深度计提供的水深信息作为观测量,应用扩展卡尔曼滤波计算出东、北、天坐标系下加速度计比力值,使用低通滤波实时获得重力值和重力异常值。根据存贮在计算机中的数字重力异常图,运用相关极值法,计算得到运载体位置。2019年底,捷联式重力无源导航系统进行了长时间船载试验,对该系统试验数据进行了离线处理。试验结果表明,在匹配海域内,运载体位置误差小于1个重力异常图格网大小。

国产航空重力仪在南极地区的应用分析

地球重力场是地球科学的关键参量,受限于偏远位置和恶劣环境,航空重力测量是现阶段在南极地区快速、高效获取大区域重力场信息最为有效的手段。在中国第36次南极科考期间,我国自主研制的航空重力仪首次实现与雪鹰601飞机的系统集成,共完成9个架次,总测线长度近1.5万千米的航空重力观测。围绕此次试验,介绍了国产SGA-WZ02型捷联式航空重力仪的性能特征、系统集成、数据获取、数据处理和精度评估等详细过程。经过精度评估,与同载的GT-2A观测结果外符合精度可以达到2 mGal。结果表明,国产航空重力仪能够适应南极高寒、高纬度的观测条件,这对我国自主载荷在南极应用具有重要借鉴意义。

航空重力测量应用中高精密测温电路精度研究

石英挠性加速度计等惯性器件是组成捷联式航空重力仪(GA-01)的主要测量元件.为了有效保证航空重力测量的精度,需要对加速度计进行精度达到±0.01℃的温度控制.针对GA-01提出的温控精度要求,设计了相关精密测温电路,并重点对其精度进行了分析,量化了电路各主要参数对测温精度的影响,给出元器件选型参考,并依照相关选型标准制板测试验证了方法的有效性.

捷联式航空重力测量系统的数据处理方法比较与分析

重力数据处理对获取高精度重力异常值有着重要作用,是重力测量的核心技术。重力仪在搭载运动载体进行重力测量时,载体的高频振动对重力测量数据和GPS数据均会产生不可避免的干扰,导致提取的重力异常粗值含有大量高频噪声。围绕重力数据的处理方法这一核心技术,介绍了FIR低通滤波、零相移滤波、标准Kalman滤波、正反Kalman滤波4种滤波方法的基本原理,运用这4种方法处理了SAG捷联式重力仪的某次实际飞行测量数据,比对了基于SINS/GPS组合导航和SINS/DGPS组合导航的重力测量数据处理结果。通过对本次试验重复测线内符合精度进行比对,验证了4种方法的可行性和优劣性,同时验证了SAG重力仪的测量精度。

新型国产化航空重力测量系统

航空重力仪是以飞机为载体探测区域和局部重力场的重力测量设备,航空重力测量是实现区域范围内高精度、高分辨率重力场信息获取的有效方法。为实现国产航空重力仪的完全自主可控,自主研制了新型全国产化航空重力仪(VGS系列),主要介绍了新型国产化航空重力仪的系统组成、工作原理及技术指标,并简述了机载重力测量试验系统集成和航空重力测量数据处理方法。经实际机载航空重力测量试验验证,新型国产化航空重力仪水平调整后的重复线内符合精度可达到0.4 mGal@0.01 Hz,比肩国际先进仪器精度水平,满足工程应用需求。