H调制陀螺监控高精度惯性导航系统

对于由单自由度液浮陀螺仪构成的平台式惯性导航系统,H调制陀螺监控技术可以同时对三个导航陀螺分别进行监控和漂移自补偿,它采用北向和方位H调制陀螺监控方案,在惯性平台台体上加装北向和方位监控陀螺,对北向和方位导航陀螺进行监控,实现误差自补偿。监控陀螺采取力反馈工作方式,其输入轴与相应导航陀螺的输入轴同向平行。通过改变监控陀螺电机的转速,使其周期性工作在不同的动量矩H值上,并保证不同H值之间监控陀螺调制漂移的稳定性。根据不同H值下的监控陀螺输出,即可解算出相应导航陀螺的漂移并随时加以补偿。经过室内试验、码头系泊试验和海上航行试验的考核,结果表明,H调制陀螺监控高精度惯性导航系统其定位误差最大值≤1.50 nmile/72 h,CEP≤0.90 nmile/72 h,系统重调周期可以延长至3～5昼夜。

静电陀螺监控器对航天器定轨精度影响分析

航天测量船与陆基测控站在对航天器进行轨道跟踪测量中存在很大区别,陆基测控站是定点测控,定轨精度完全取决于无线电设备自身精度,而测量船是海基动态测控,定轨精度除受无线电设备自身精度影响,更大程度上受制于惯性导航系统(INS)提供的船姿船位(航向、船摇、位置)数据精度。测量船为提高船姿船位数据精度,使用了静电陀螺监控器(ESGM)与惯性导航设备(INS)、全球卫星导航系统(GNSS)相结合的组合导航系统。结合INS/ESGM/GNSS工作原理和测量船航天器定轨中船姿船位数据源的选择,将船姿船位数据精度对测量船定轨精度的影响进行了仿真,并通过无线电设备实测数据的事后数据处理对仿真结果进行了验证。研究结果表明,ESGM能够在很大程度上提高测量船航天器的定轨精度。

静电陀螺监控器海上“六次校”方法

为分析静电陀螺监控器无减速器随动系统复示误差对海上"六次校"的影响情况,找到"六次校"不能正常通过的原因及解决方法,通过对无减速器随动系统复示误差、陀螺仪高度角变化量以及方位角之间关系的理论分析,结合海上动态试验,探求了一种根据陀螺方位角适时调整航向,上、下陀螺分时进行"六次校"的方法。通过多次试验,证明在无减速器随动系统复示误差或船摇幅度较大,"六次校"不能正常通过时,采用该方法能使系统正常进行"六次校",成功率达到了100%。采用上、下陀螺分时进行"六次校"的方法,使静电陀螺监控器在海上启动的条件相对放宽,更加适用于水面舰艇。

航天测量船静电陀螺监控器航向误差拟合修正

为掌握航天测量船静电陀螺监控器航向误差的变化规律,减小静电陀螺监控器航向误差对测控精度的影响,从静电陀螺监控器设备的结构和监控原理上分析了静电陀螺监控器航向误差的产生因素,建立了静电陀螺监控器航向误差的数学模型。同时,在长期的试验数据累积和处理分析的基础之上,成功利用该模型对静电航向误差变化规律进行数据拟合。多次试验结果表明,该误差模型能够准确有效地对静电陀螺监控器航向误差进行优化,提高了静电陀螺监控器的航向精度。

静电陀螺监控器赤道陀螺仪低纬度下的随动性能

静电陀螺监控器赤道陀螺仪处于低纬度地区启动或运行时,易出现未捕获的问题。针对该问题,通过仿真及试验,探明了在无减速器随动系统的复示误差发生变化的情况下赤道陀螺仪方位环随动系统性能与h角及所处纬度等的关系,进而揭示了在低纬度地区静电陀螺监控器赤道陀螺仪易出现未捕获问题的原理所在。同时证明了高品质、高动态性能的静电陀螺监控器无减速器复示系统及高度环、方位环随动系统是十分重要的。

静电陀螺监控器几种启动模式比较及应用分析

静电陀螺监控器可以全天候提供连续高精度的位置及航向信息,其工作不受天气制约。该设备有码头启动和海上应急启动两种启动模式,海上应急启动根据载体所处的航行工况分为锚泊启动、漂航启动、等纬度航行启动三种模式。该设备启动流程较为复杂,分为陀螺对准、陀螺启动、六次校准、系统标定、系统导航五个子过程,不同启动模式对应的外界工况对各子过程的启动细节存在一定影响,进而导致不同启动模式设备导航精度存在一定差异。针对上述问题,通过分析设备结构和工作原理,结合测量船设备多次应用该设备的工作经验,将静电陀螺监控器几种启动模式对设备启动子过程的影响进行了综合比较分析,最后结合不同启动模式设备的导航精度提出了对应的应用建议,为静电陀螺监控器在不同状态下的启动和应用提供借鉴。

惯性导航系统水平误差对静电陀螺监控器的影响

本文通过对监控器的工作原理进行分析，研究了惯导系统水平误差对监控器精度的影响关系，并对它们之间的误差关系进行了分析与仿真。误差分析与仿真表明，要保证监控器的精度优势，必须提高其水平基准精度。

航天测量船静电陀螺监控器海上动态标定

为减小海上动态条件下静电陀螺监控器标定过程外界因素的影响,提高航天测量船组合导航系统静电陀螺监控器海上测量数据的输出精度,通过对静电陀螺监控器标校过程原理的研究,分析了惯导水平姿态误差、船舶机动、标定参数耦合等因素对静电陀螺监控器标定效果的影响并进行了仿真试验,提出了静电陀螺监控器海上动态条件下进行标定的方法和航行工况保障要求。实际结果证明,通过提高惯导系统初校精度、施放减摇鳍减小船摇、减少船舶机动、改变船舶航向进行标定参数解耦等方法对提高海上动态条件静电陀螺监控器标定效果行之有效,对提高航天测量船组合导航系统数据输出精度具有重要意义。

静电陀螺监控器中静电陀螺仪的漂移误差模型

本文推导了静电陀螺仪转子动量矩的运动方程,根据此方程并应用向量场理论,将造成静电陀螺漂移的外部干扰力矩划分为守恒力矩和非守恒力矩两部分。按照进动规律,最终得到静电陀螺监控器中陀螺仪漂移误差模型的全量形式。

自适应鲁棒Kalman滤波技术在静电陀螺监控器中的应用研究

本文重点研究了卡尔曼滤波在静电陀螺监控器（ＥＳＧＭ）参数估计应用中滤波发散的问题。由于系统本身和外部条件的不确定性，很难对系统各状态进行准确的数学描述，造成滤波器不稳定甚至发散。本文提出一种自适应鲁棒滤波方法，并应用于ＥＳＧＭ的初始标定。研究结果表明，应用该算法，可以有效地抑制由于模型不准而产生的滤波发散现象，大大提高了参数估计的精度。

静电陀螺监控器的经度与距离误差分析

为了保证静电监控器的导航定位精度 ,需要了解静电陀螺的姿态误差特性 ,建立相应的误差方程 .本文采用球面三角形原理推导了导航定位误差与陀螺姿态误差的关系式 .仿真结果表明 ,由初始定向误差引起的经度误差和距离误差的时间特性是周期变化的 ;由陀螺漂移引起的经度误差和距离误差是随时间发散的 .因此 ,初始定向误差和陀螺漂移的影响不能忽略 。

海上动态条件下静电陀螺监控器启动技术

静电陀螺监控器在航天测量船列装是该设备在国内首次被应用于大型水面舰艇。在此之前其设计方案以及启动策略全部针对于水下舰艇，对于航天测量船而言没有任何经验可以借鉴。因此，探索静电陀螺监控器在海上动态条件下的高精度启动技术成为了当前该设备在航天测量船应用中的主要问题。针对该问题，通过分析静电陀螺监控器启动的关键过程，结合设备工作原理，重点对海上动态条件下静电陀螺监控器的启动技术和相关参数进行了研究，实现了静电陀螺监控器在海上动态条件下的高精度启动。该技术目前已经成熟并且成功应用于测量船测控任务。

静电陀螺监控器的导航方程和自对准

本文介绍了几何式静电陀螺监控器的基本结构、工作原理和导航方程；并着重介绍了静电陀螺监控器的自对准。由于几何式静电陀螺监控器的工作特点，在对准时，只需精确的位置座标而不需要航向信息。根据极轴陀螺的动量矩轴绕地球极轴的圆运动，用卡尔曼滤波技术对陀螺框架上的角度传感器输出进行数据处理，即可估计航向角和极轴陀螺的动量矩轴相对地球地轴的初始偏差角。

静电陀螺监控器六次校准与赤道陀螺方位环随动性能关系分析

静电陀螺监控器可以全天候提供连续高精度的位置及航向信息,且不受天气制约。但是在低纬度海域静电陀螺监控器会出现六次校准频繁重置的现象,导致静电陀螺无法获得准确的漂移模型系数,进而影响到设备的正常工作。针对上述现象,通过分析设备结构和工作原理,构建了赤道陀螺随动性能数学模型,推导出赤道陀螺方位环随动速率与所在纬度相关性的计算方法,研究了六次校准重置与赤道陀螺随动性能的关系,提出了低纬度地区六次校准重置现象的规避方法。研究结果有效拓展了静电陀螺监控器的启动纬度范围,提高了设备应用效益。

采用静电陀螺监控器／惯性导航系统的水下组合导航系统研究

本文推导了静电陀螺监控器（ＥＳＧＭ）系统的运动方程和机械编排，并进行了模拟仿真，给出了仿真误差曲线。同时，还建立了以半解析式惯性导航系统误差为状态变量的系统状态方程，采用卡尔曼滤波技术，对ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合系统进行仿真。结果表明，组合系统可以大大延长惯导的重调周期，提高潜水下航行的保密性，ＥＳＧＭ／ＩＮＳ组合使用是保证潜艇长时间水下航行的有效方法。

陀螺监控中的旋转锁定回路技术

本文论述了陀螺监控中的旋转锁定回路技术的必要性、旋转锁定回路的组成及分析与设计方法，并提出了一种利用多极同步器实现锁定控制的方法。工程试验表明设计的旋转锁定回路其锁定精度的重复性优于１＂。

静电陀螺监控器锚泊启动方法

静电陀螺监控器在海上应急启动时,要求载体等纬度匀速直线航行,这种条件很难满足。为此,通过分析静电陀螺监控器的启动原理和方法,完成设备在锚泊条件下海上启动试验。试验结果表明,锚泊启动过程中采取适当措施可使静电陀螺监控器在动态条件下完成启动和标定,导航精度接近码头启动的指标要求。这可在系统应急启动情况下降低对舰船航行工况的要求,为静电陀螺监控器在不同航行状态下的海上启动提供借鉴。

基于模糊PID的超导陀螺监控器平台控制

为提高干扰作用下超导陀螺监控器平台的动态性能,设计模糊PID控制器来控制超导陀螺监控器平台。首先,分析超导陀螺监控器的组成和原理;其次,设计模糊PID控制器;最后,将模糊PID控制器运用到超导陀螺监控器平台控制中。仿真结果表明,在典型干扰作用下,超导陀螺监控器平台采用模糊PID控制的动态性能比传统PID控制好。

静电陀螺监控器中陀螺漂移模型系数的标定方法研究

利用改变舰艇标定中所处纬度的方法实现对静电陀螺监控器(ESGM)极陀螺漂移模型系数的分离,从而为进一步精确地标定ESGM奠定基础。采用了卡尔曼滤波算法,并考虑了工程应用的可行性。仿真分析表明,所提出的标定方法是可行的,并能有效提高ESGM的导航精度。

航天测量船静电陀螺监控器标校过程卡尔曼滤波误差分析

针对航天测量船标校经纬仪航向测量的局限性以及新装备的投入使用现状,研究了静电陀螺监控器设备动态条件标校过程卡尔曼滤波误差因素。多次海上试验数据结果表明,该设备性能可靠,在经纬仪无法测星的情况下,可以实现与标校经纬仪数据的互补,从而克服气候因素对测量船的影响,保障了航天测量船全天候的海上测量精度。