基于激光诱导石墨烯的木制惯性测量单元

针对商用低精度惯性测量单元具有高成本、制造工艺复杂、废弃后污染环境、不能生物降解等缺点,提出一种低成本、可生物降解的木制惯性测量单元。该设计包含平衡振子和非平衡振子单元,分别用于测量3轴加速度和3轴角加速度。采用激光诱导石墨烯的工艺在木梁上制备应变传感器阵列,并形成多组惠斯顿电桥测量电路。结果表明:加速度方面,X轴灵敏度为0.006 m V/g,Y轴灵敏度为8.695×10^(-4)m V/g,Z轴灵敏度为0.200 m V/g;角加速度方面,X轴灵敏度为0.285 m V/(rad/s^(2)),绕Y轴旋转的灵敏度为0.305 m V/(rad/s^(2)),绕Z轴旋转的灵敏度为0.765 m V/(rad/s^(2))。与有限单元法仿真结果对比,实验测量误差在10%以内,且具有良好的重复测量精度。该惯性测量单元在木制船舶、木制载具、木制家具等方面具有潜在的应用前景。

一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法

根据激光陀螺和石英加速度计的简化输出模型,推导并提出了一种新的激光陀螺惯性测量组合标定方法。该方法首先建立了一个与转台无关的机体坐标系,然后利用惯性测量组合绕6个不共面轴转动的输出值求解出激光陀螺的比例因子和安装方位;与此同时,根据6个转轴在竖直向上和竖直向下位置时的惯性测量组合输出值来确定加速度计在同一机体坐标系下的比例因子、安装方位和漂移。理论分析表明,与传统的标定方法不同,新方法对激光陀螺的标定结果受转台精度的影响较小,可以克服减震装置变形对激光陀螺标定的影响,从而实现中等精度转台对惯性测量组合的高精度标定。

一种激光陀螺惯性测量单元混合标定方法

针对采用低精度转台标定高精度激光陀螺惯性测量单元(IMU)的方法进行了研究。提出一种不依赖转台精度的静态解析与Kalman滤波估计混合的新型高精度标定方法。首先采用多位置静态解析法粗标定出IMU系统参数的低精度初始值;然后根据惯性导航算法基本误差方程,建立以IMU系统参数粗标定结果的残差为估计对象,以IMU速度误差为观测量的扩展Kalman滤波器,估计出系统参数残差,进一步修正粗标定结果。实验结果表明,该方法能够利用低精度转台获得与高精度转台相当的参数标定精度,降低了惯导系统的标定成本,满足高精度激光陀螺IMU的使用需求。

激光陀螺惯性测量单元系统级标定方法

传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求。首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发推导了惯性测量单元的系统级误差参数标定Kalman滤波模型,该模型包含了陀螺和加速度计零偏、比例因子、安装误差在内共21维标定误差状态变量,且仅以速度解算误差为观测量。依据所建立的模型和设计的标定路径对此系统级标定方法进行了仿真,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.005o/h和0.005 mg,安装误差估计精度优于1′′,比例因子误差优于1ppm,满足高精度惯导系统的标定需求。

光纤陀螺惯性测量组合的数字温控系统设计

光纤陀螺惯性测量组合的测量精度会受到环境温度变化的影响。采用温度控制手段能够有效解决这一问题。提出了一种基于分级控制、分段控制和闭环控制思想的温控方案,并在此基础上设计了一种DSP+FPGA架构的数字温度控制电路,实现了温控电路的整体结构和工作流程,说明了以Fuzzy PID算法为核心的温度控制算法原理。试验结果表明,系统具有速度快、精度高等优点,为解决惯性测量组合启动后缩短惯性器件热平衡过程,迅速进入稳定工作状态提供了一种实用方法,也为类似的惯性测量组合温度控制系统提供了有益参考。

无陀螺惯性测量组合研究现状概述

无陀螺惯性测量技术是利用加速度计代替传统的陀螺,构成无陀螺惯性测量组合实现制导的。结合国内外的研究成果,对NGIMU的研究状况进行了总结。分析讨论了多种加速度计配置方案,评述了相应模型的优缺点。最后对未来的研究趋势进行了展望。

加速度计的交叉耦合对无陀螺惯性测量组合影响的研究

研究了加速度计的交叉耦合系数的大小对惯性测量组合的影响,推导了存在交叉耦合系数时的惯导方程,从方程中可以看出交叉耦合系数对导航精度的影响,最后通过仿真验证了这种影响。该文的研究为无陀螺惯性测量组合的实际应用奠定了基础,并对加速度计的选用具有一定的指导意义。

激光陀螺惯性组合综合性能自动测试系统的设计与实现

介绍了激光陀螺惯性组合综合性能自动测试系统的总体设计方案,并分别说明硬件和软件的具体实现方法。该测试系统通过与被测激光陀螺惯性组合在电气上的直接连接,能够自动完成激光陀螺惯性组合的测试和标定工作,并自动分析、处理数据。

激光陀螺组合体测量船体角形变中观测耦合效应的补偿（英文）

船体角形变是传递对准中的主要误差源,需要依靠测量仪器精确标定。根据姿态匹配方法使用两套激光陀螺组合体可以计算角形变。但是动态形变和船体运动角速度的交叉相关的观测耦合效应导致角形变的最优估计结果不准确,并且通过姿态匹配方法这种观测耦合效应是不能被准确测量的,需要结合其它角形变的测量信息进行计算。基于角速度匹配方法,研究了观测耦合效应,并得出其导致角形变估计的偏置误差,且受船体运动角速度调制的结论。通过补偿激光陀螺组合体测量的角速度,降低了观测耦合效应,得到了高精度的对准结果。仿真结果表明观测耦合效应主要导致了静态形变估计精度的不准确。

激光陀螺组合体自主测量船体角变形的最优估计法

根据激光陀螺组合体测量的角增量计算得到的惯性姿态匹配测量方程,结合动态变形模型和静态变形模型,构建了船体角变形测量的最优滤波器,实现了角变形的最优估计。该方法将角变形和激光陀螺的随机漂移误差近似为平稳随机过程并分别构建滤波器,静态变形建模为白噪声驱动的一阶随机游走过程,动态变形建模为二阶马尔可夫平稳随机过程。通过角速度匹配测量方程进行了角变形的观测性分析得知:动态变形的估计精度与激光陀螺的测量精度相当,静态变形的估计精度依赖于船体摇摆频率和幅度,因此最优估计法的误差主要为静态角变形模型的估计误差。仿真结果表明,通过设置合适的静态角变形模型参数,该最优估计法测量角变形的误差小于10"。

基于四位置转位法实现激光捷联惯性测量组合标定

分析了激光陀螺仪和加速度计的误差补偿模型以及激光捷联惯性测量组合的误差补偿方法,基于四位置转位法实现了激光捷联惯性测量组合在双轴位置转台上的误差参数标定,标定结果表明,该方法能够保证激光捷联惯性测量组合的误差参数标定精度,并且具有对标定设备要求低、转动位置少、操作简单等优点,具有一定的工程应用价值。

无陀螺惯性测量组合动态补偿及动态解耦方法

基于提出的一种无陀螺惯性测量组合(NGIMU)九加速度计配置方案,采用零极点配置的方法设计动态补偿器对加速度计进行动态补偿.基于动态耦合定义,提出了应用不变性动态解耦方法对NGIMU动态解耦.该方法不在各加速度计输出信号的正向通道上增加新的环节,而仅在各输出通道之间设置较简单的环节,用较低阶的解耦模型,抵消各维间耦合.进行了系统三个方向角速度的仿真验证,仿真结果表明,系统经动态解耦后导航误差迅速收敛,可以控制在0.02rad/s内.

无陀螺惯性测量组合机械结构的动态响应分析

弹丸发射的高过载可能导致无陀螺惯性测量组合的机械结构发生变形,引发测量组合内传感器的安装位置误差,从而引发惯性测量组合测试精度的降低或传感器物理结构的损坏。针对无陀螺惯性测量组合对传感器的位置误差非常敏感的问题,利用有限元分析软件ANSYS对某弹载无陀螺惯性测量组合的机械结构进行了弹丸发射瞬间的瞬态动力学分析。根据计算结果,对该机械结构设计方案进行了校核,并对提高机械结构的动态特性提出了建议,为以后的设计和优化奠定了基础。

光纤陀螺在捷联惯性测量组合中的应用研究

结合某型号导弹捷联光纤陀螺惯性测量组合研制的实际情况,介绍了干涉型全数字闭环光纤陀螺的工作原理,对光纤陀螺集成方式、光纤陀螺温控设计、光纤陀螺一体化结构设计、光纤陀螺误差补偿技术等光纤陀螺工程应用问题作了具体阐述,给出了试验结果,并指出光纤陀螺工程化应用存在的某些问题。

无陀螺惯性测量组合模型方案设计

无陀螺惯性测量组合(GFIMU)是利用线加速度计在空间的组合解算出载体的角速度,同时测量载体的轴向加速度,构成惯性测量组合。提出了GFIMU十二加速度计配置方案,该方案直接得出角速度数值表达式,有效避免了求解微分方程组带来的积分误差。在推导导航参数计算数学模型的基础上,设计了实物结构模型和数据采集电路,并进行了系统标定实验。提出了基于三维转台的接近gn值点和0点的多位置标定方法,可以有效地减小在加速度计标定中方位误差带来的影响。

捷联惯性测量组合挠性陀螺静态漂移试验标定

本文研究了捷联惯性测量组合中挠性陀螺静态漂移模型系数的标定问题。对捷联惯性测量组合中挠性陀螺静态漂移误差进行了建模，研究了采用多位置试验对陀螺静态漂移模型系数进行标定的方法。探讨了采用位置试验对捷联惯性测量组合挠性陀螺静态漂移系数可靠地进行标定所需选取的最少位置数，试验证明了用最少位置实验进行标定的有效性。

光纤陀螺仪在惯性测量组合中的应用分析

介绍了闭环方案的干涉型光纤陀螺仪和捷联惯性测量组合。针对惯测组合的特定应用,分析了其面向的系统环境。通过对环境引入陀螺仪的误差项及其控制方案进行了具体分析和比对,提出了较优的应用方案和测试参数。采用该方案的惯性测量组合进行了充分实验和实际应用,证明了其可行性。

一种惯性测量组合陀螺常值漂移外场标定方法

针对惯性测量组合(IMU)外场标定问题,文中提出一种IMU陀螺常值漂移3位置外场标定方法。在静基座条件下,先利用二次对准技术测出产品的姿态角,再利用卡尔曼滤波估计北向陀螺漂移,结合3个位置的姿态角和北向陀螺漂移,再利用最小二乘法对陀螺漂移进行求解。仿真结果表明,该标定方法简单易行,无需转台,能够对陀螺常值漂移进行有效估计。

激光陀螺捷联惯性组合的系统结构抗振控制

针对激光陀螺捷联惯性组合在砂石土路及颠簸路面上跑车出现的精度很差的现象,将问题的症结定位在系统刚度上,提出了一套行之有效的解决方案。通过优化支架设计、匹配减振器的硬度、调整支架质心和加表质心的重合度、改善支架减振器的支撑方式等,取得了突破性进展,并在恶劣路况下进行了多次反复跑车验证试验和振动试验,达到了国内最高水平和国际水平。

光纤陀螺捷联惯性测量组合外场测试方法探讨

探讨了光纤陀螺仪和光纤陀螺捷联惯性测量组合在外场条件下的测试方法,提出了施加电激励对光纤陀螺进行整体测试的方怯。该方法能很好地满足外场条件下光纤陀螺和光纤陀螺捷联惯性测量组合测试的有效性和覆盖性。