数字信号处理技术在陀螺多位置寻北仪中的应用

在分析陀螺多位值寻北仪工作原理的基础上,采用求平均值和数字滤波处理陀螺输出数据,并比较了寻北结果重复性。试验表明:数字滤波后寻北精度明显提高。为进一步提高寻北精度,比较了数字滤波、AR(2)模型、小波滤波和Kalman 滤波四种信号处理方法。结果表明:数字滤波、AR(2)模型和小波滤波均可以提高陀螺输出信号重复性,小波尺度重构出来的信号方差比原始信号方差降低一个数量级,Kalman 滤波器使陀螺输出重复性提高30 倍。由于这些方法使陀螺输出更加平稳,因而有利于提高指北仪最终寻北精度。

基于矢量调制法的寻北仪

基于矢量调制法原理,介绍了一套寻北仪设计方案,并详细叙述了该仪器的物理实现方法和算法原理。对影响其精度的主要因素作了详细分析,仿真计算和实验验证了上述理论分析的合理性,并解算出较高精度的测量结果。

抗野值自适应卡尔曼滤波方法的研究

针对陀螺漂移信号中野值的不良影响,从量测噪声自适应Kalman滤波算法出发,首次提出了抗野值自适应Kalman滤波方法,并在其基础上进行了分析,提出一种改进的算法。通过对某型号高精度寻北仪中的试验证明,该算法能够有效去除寻北仪信号中的野值,提高寻北仪的寻北精度,并且对系统的量测噪声不敏感。

基于动调陀螺的多位置寻北仪的转位误差分析

针对实验过程中转台在每个转位处存在的转位误差对系统寻北精度的影响,介绍了动调陀螺多位置寻北仪的工作过程及真北解算原理,进行了转位误差对寻北精度影响的误差分析。运用误差理论和偏导数原理,推导出转位误差与寻北误差二者之间的关系模型。理论分析及实验结果表明,在相同寻北位置数的情况下,转位误差越小寻北精度越高;同时在一定的转位误差时,寻北位置数越多则寻北精度越高。根据理论分析,提出了两种不同的误差补偿方法。

带误差补偿的二位置寻北仪设计

带误差补偿的二位置寻北仪系统包括电源、转机结构、控制电路、计数器等。其补偿算法推导基于陀螺和加速度计一次误差补偿模型,以降低陀螺随机漂移及加速度计的零位漂移对寻北精度的影响。同时再利用由典型静态误差源产生的寻北误差与方位角三角函数成正比或为常值,以罗差修正寻北结果进一步提高寻北精度。

具有解析快速寻北功能的平台系统工作及组成原理

介绍了一种基于解析方法的快速寻北原理 ,提出了利用原有的平台罗经结构静态水平状态下北向方位角的测量方法 .给出基于原平台罗经结构的系统框图 ,在HP6平台罗经上的原理性实验中取得了令人满意的效果 .利用该方法 ,可将原来平台罗经快速找北时间由半小时缩到 3～ 5min 。

单轴光纤陀螺寻北仪

光纤陀螺寻北仪采用单光纤陀螺和双加速度计组合技术方案,通过二位置法测量消除了光纤陀螺的常值漂移和加速度计偏值的影响。通过增加一个从初始位置逆时针旋转90°的采样位置,实现了全方位寻北。为了消除静基座寻北时基座扰动对寻北精度的影响,基于抗差估计理论采用了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合新算法。系统简单,容易实现且性能稳定。测试结果显示在5min之内寻北精度小于3′。

基于多位置测量的绝对寻北方法

仪器常数是陀螺寻北仪的一个重要技术指标，它的稳定性严重影响寻北结果的精度和可靠性。为了提高陀螺寻北仪的稳定性，从寻北原理上探索消除仪器常数的方法，使陀螺寻北仪在使用中无需进行仪器常数的标定，本文介绍了基于多位置测量的绝对寻北原理，推导了方位角解算公式和误差模型，设计了挠性陀螺绝对寻北方案，以期为研制实现绝对测量的陀螺寻北仪提供理论依据。

高精度寻北仪的现状及发展趋势

本文对各类寻北仪及相关技术进行了总结，介绍了摆式陀螺经纬仪、测量型陀螺寻北仪和非陀螺寻北仪的发展现状。通过对现有技术的分析、比较，认为高精度、自动化、智能化的陀螺经纬仪及非陀螺寻北仪是今后寻北定向技术研究的主要方向。

陀螺寻北仪校准技术研究

针对寻北定向装备计量保障需求,在分析国内外有关技术的基础上,研究了陀螺寻北仪校准技术。设计了一种带自核验功能的北向基准系统,同时设立3个北向基准,1个准直法向北向基准和2个无穷远目标北向基准,实现了不同类型的陀螺寻北仪校准;提出了一种基于3个北向基准互校原理的北向误差修正方法,可监测北向基准的漂移和变形,实现整个组合北向基准的自校准;采用无穷远目标瞄准定位技术,建立基于已知目标方位角的对中模型,解决了陀螺寻北仪旋转中心准确复位的难题;采用天文定向方法对3个北向基准进行引北赋值,引入的3个北向方位角精度均优于±0.5″。该系统经过实际应用表明,设计合理、使用可靠、性能稳定,能够作为陀螺寻北仪计量的标准设备使用。

摆式陀螺寻北仪房体质心研究

陀螺房体是摆式陀螺寻北仪的一个重要组成部分，陀螺房体中的配重改变陀螺房体喷心下移，陀螺自转轴受外力矩作用而跟踪当地地理子午面，陀螺仪能够自动寻北。配重因子是直接影响陀螺仪寻北精度和寻北时间的参量，为了合理设计配重因子，本文首先分析了地球自转对陀螺仪的影响，其次推导了用配重修正的陀螺仪运动方程，最后结合实例研究了房体喷心对陀螺仪运动的影响，以期为研制摆式陀螺寻北仪提供理论依据。

陀螺寻北仪的算法改进

陀螺寻北仪的算法改进采用基于二位置寻北算法。用转位对消常值漂移,并忽略惯性器件随机漂移误差项。将陀螺和加速度计的机械误差、物理量误差、标度因数及量化误差等测量值输入补偿模块,进行二位置寻北解算和转角误差补偿。实验表明本方法增强了寻北精度。

移动电子设备用光纤陀螺寻北仪

介绍了一种用于移动电子设备的光纤陀螺寻北仪,它立足于国内现有条件,使用光纤陀螺作为测量元件,采用单陀螺四位置法、卡尔曼滤波器来减小随机漂移和常值漂移的影响,准确地解算地理真北方向与陀螺轴向的夹角。介绍了光纤陀螺及寻北仪的工作原理及实际应用。实践应用表明,移动电子设备因外界风力变化而引起载体挠动时,光纤陀螺寻北仪仍具有较高的寻北精度,可以满足相应寻北精度要求的军事和民用目的。

机动雷达标定方法的研究

介绍了地面机动雷达标定的概念和机动雷达经典的标定方法。文中提出了一种新颖的、更为科学的标定方法,并对之进行了深入的探讨。

具有倾角补偿的快速寻北仪系统研究

介绍了一种能在静态下全天候、全方位、快速、实时的陀螺自动寻北仪,本寻北仪采用二位置寻北,二位置寻北方案结构简单、实现方便和精度高等优点得到广泛应用。寻北仪利用陀螺和加速度计分别测量地球自转角速度的分量及载体的倾角,寻北算法里包含了载体倾角补偿内容,不需将载体完全调平,在小倾角的条件下就能够自动寻北,最后通过数码显像管或串口通讯输出载体的某一固定轴与真北方向的夹角。

基于矢量调制法的新型寻北仪的研究

寻北仪是导航、定位领域的基准仪器。本文阐述了基于矢量调制法的新型寻北仪实验装置，主要介绍了其工作原理和硬件组成。针对该寻北仪的特点，提出相应的抗干扰措施及滤波算法。该方法对于陀螺仪的零偏和零偏漂移具有良好的抑制和消除作用。通过实际测试。证明了应用低精度光纤陀螺可以进行地速的测量。