无人机磁惯导系统中陀螺仪的叉积标定算法

针对无人机磁惯导系统(MINS)中的三轴MEMS陀螺仪的现场标定问题,提出了一种叉积标定算法。该方法基于载体矢量变化率与角速度关系来标定陀螺仪的各项误差,即导航坐标系中任一常矢量在无人机载体坐标系中对时间的变化率,可表示为该矢量与载体角速度的叉积。叉积标定法利用这一原理,可在无精密设备的条件下快速、便捷地对三轴陀螺仪进行标定。数值仿真表明,叉积标定法在微分形式和积分形式下都能有效地辨识和补偿陀螺仪的各项误差系数,并且能在各种不同因素影响下获得良好的标定效果。实物试验结果证明,基于地磁矢量辅助的叉积标定法对MINS模块中陀螺仪进行标定时,其精度达到0.227 9°/s,能够接近于转台标定的水平。陀螺仪标定后的数据与旋翼无人机飞控中的二阶互补滤波算法相结合,使得定点悬停状态下角度偏差控制在0.8°以内,有利于无人机现场标定和实际飞行中姿态数据的量测。

无人机磁惯导系统中航向校正的双内积算法

针对无人机磁惯导系统中广泛采用的三轴磁强计,建立航向角误差模型,分析出航向角的非对准误差等效为常值误差加半圆罗差,提出了一种基于双内积的航向误差校正方法,即利用地磁场矢量与自身内积得到的模值为定值以及地磁矢量与重力矢量二者的内积为常数原理进行航向角解算补偿。该方法能克服基于矢量模值不变校正方法无法补偿非对准误差的缺陷,可实现三轴磁强计的完全校正。数值仿真及实验结果显示,该方法校正效果优于标量校正法、点积不变法以及两步法,能有效降低磁场矢量的模值误差和无人机航向角误差,且对磁惯导系统中的传感器噪声有较好鲁棒性。

磁惯导系统在大坝变形监测中的应用研究

随着面板堆石坝建设高度的逐渐增加,用于大坝变形监测的常规仪器不能完全满足需要。为此,提出了利用磁惯导系统进行大坝变形监测的方法,对磁惯导系统的具体组成、监测原理进行了阐述。将磁惯导系统用于水布垭大坝面板挠度的监测中,通过对其连续两次监测数据的处理和分析,以及磁惯导系统监测结果与光纤陀螺系统监测结果的对比,发现磁惯导系统监测数据可以较好地反映出大坝面板的变形趋势,证明了磁惯导系统用于大坝变形监测的可行性。

磁惯导系统信号处理中小波分析的应用研究

磁惯导系统作为一种导航精度测量体系,被广泛应用于军事、民用等环境中的信号获取、数据监测。但由于磁惯导系统监测到的输入/输出信号,属于在一定时间内动态变化的量,其中夹杂着一系列的干扰噪声信号,因而需要采取相应措施对其做出处理。本文将小波分析方法,引入到磁惯导系统的信号处理中,对惯性导航的噪声数据展开实证分析,以得出小波变换滤波方案的噪声消除处理效果,提高导航系统的测试精度。

磁惯导系统用于大坝安全监测的研究分析

随着越来越多高面板堆石坝的出现,传统监测仪器逐渐不能满足监测要求,为此,在本文中提出了运用磁惯导系统进行大坝安全监测的方法,并对该方法用于大坝监测做了一定的实验研究.通过对实验结果的处理和分析,初步证明了磁惯导系统用于大坝安全监测的可行性.

小型无人飞行器机动过程中航姿互补滤波算法研究

磁惯导系统(MINS)广泛应用于小型无人飞行器的导航控制,能对加速度计、磁强计和陀螺仪等传感器的数据进行融合,得到航向与姿态信息,也被称为航姿参考系统(AHRS)。在频域实现数据融合的互补滤波算法是AHRS中的一种可靠姿态估计方法,具有简捷高效的优点。将基于不同传递函数及各种航姿表示形式的姿态互补滤波归纳为统一的广义互补滤波算法(GCF),分析该类算法中的乘性姿态误差,并引入运动加速度补偿方法,可以改善载体机动状态下的姿态精度。数值仿真及实验结果显示,GCF的滤波效果与无人机常用的卡尔曼滤波算法相当,而处理时间仅为后者的1/20,且GCF具有良好的数值稳定性,配合运动加速度补偿算法可有效消除线加速度对航姿测量的不利影响,尤其适合低成本、小型无人机应用场合。

猴子岩面板堆石坝安全监测技术

猴子岩面板堆石坝位于地形复杂的"深切型"不对称河谷,坝体后期变形较大。可靠、稳定的安全监测系统是大坝的关键性技术问题。在总结常规监测技术的基础上,猴子岩工程引进光纤陀螺、磁惯导、光纤测渗漏等新型面板堆石坝监测技术,建立了一套完善的安全监测系统。笔者介绍了坝体水平垂直位移、面板挠度、渗流渗压三个监测项目,分析了各监测技术应用原理,供类似水电工程借鉴。