核磁共振陀螺仪研究进展

核磁共振陀螺仪(NMRG)是基于量子原理的、目前世界上体积最小的导航级陀螺仪,具有加速度不敏感、抗干扰能力强且没有运动部件等优势,有望在与微机电陀螺仪同等体积、成本下达到光学陀螺仪的精度,受到了国内外广泛关注.介绍了核磁共振陀螺仪基于核磁共振技术的基本工作原理,然后回顾了核磁共振陀螺仪自20世纪60年代起的发展历史,重点分析了21世纪以来国内外研究机构在核磁共振陀螺领域取得的重大研究成果,并对国内外核磁共振陀螺仪的最新研究进展进行了跟踪,美国Northrop Grumman公司已经率先研制出了面向军事领域的微小型导航级核磁共振陀螺仪.最后对核磁共振陀螺仪未来发展的方向进行展望,将进一步向高精度、低成本和小体积方向发展,同时分析了核磁共振陀螺可能应用前景,将广泛应用于民用领域以及军用领域.

半球谐振陀螺研究现状与发展趋势

半球谐振陀螺是基于哥氏效应测量角速度的新型固态陀螺,具有结构简单、精度高、功耗低、寿命长、可靠性好、抗空间辐射等优点,是捷联惯性导航系统的理想陀螺仪,在宇航领域具有独特的应用优势。半球谐振陀螺的理论精度不受量子尺寸效应限制,是高精度、微型化陀螺的重要发展方向之一。首先介绍了半球谐振陀螺的基本工作原理,其次介绍了半球谐振陀螺的发展历程,综述了半球谐振陀螺的国内外研究现状,最后对半球谐振陀螺的发展趋势进行了展望。

基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统实现

为满足长寿命卫星对高精度、高可靠、低功耗、轻重量的姿态测量系统的需求,构建了一种基于半球谐振陀螺与星敏感器的星载姿态测量系统。针对国产半球谐振陀螺和加速度计结构特点,建立了惯性器件配置结构,完成了系统的相关标定,开发了以四元数为基础的姿态算法,利用卡尔曼滤波技术,将惯性姿态测量系统与星敏感器进行组合,实现了工程样机设计。测试表明,在实验室环境下,静态姿态精度达到13.9″(峰值),动态姿态精度达到15.4″(峰值),所研制的工程样机的精度指标能够满足高精度卫星的使用要求。

半球谐振陀螺星载惯性测量单元设计与实现

半球谐振陀螺是一种新型固体振动陀螺,具备功耗低、寿命长、稳定性高等特点,可完美适应卫星的姿态控制。针对微小卫星应用需求,利用半球谐振陀螺构建了星载惯性测量单元。首先,通过测量单元硬件结构设计,对其内部空间进行优化,并通过力学特性及力学试验仿真分析,验证其机械可靠性。其次,针对微小卫星应用环境优化半球谐振陀螺电路设计,提高惯性测量单元可靠性。最后,力学环境试验结果表明,三轴半球谐振陀螺的零偏稳定性均优于0.1°/h,敏感器件满足标度因数非线性度≤500ppm和零偏稳定性≤0.1°/h(1σ)的要求,实现了满足微小卫星应用需求的低成本、小体积、高可靠的半球谐振陀螺星载惯性测量单元。

半球谐振陀螺在海洋导航定位中的应用

为进一步研究惯性导航系统,介绍1种具有高精度、高稳定性、长使用寿命的固态振动陀螺:给出半球谐振陀螺的结构和工作原理;阐述其国内外发展历程、研究现状和实际应用;最后分析半球谐振陀螺在海洋导航定位中的发展潜力和发展趋势。

平台惯导系统中的半球谐振陀螺

半球谐振陀螺仪(HRG)是一种高精度、高可靠、长寿命的新型固体振动陀螺仪。为了使陀螺可适用于平台惯导系统的应用,通过对半球陀螺控制电路的改进,提高了半球陀螺的动态特性、带宽、精度等性能指标,测试结果表明,半球陀螺的动态测量范围达到-60^+60(°)/s;带宽扩展到≥75 Hz;漂移达到0.06(°)/h,满足了平台惯导系统的应用需求。

核磁共振陀螺技术发展展望

核磁共振陀螺基于原子操控技术的前沿研究进展,具有高精度、小体积、纯固态、加速度不敏感等综合优势,是未来高精度、微小型陀螺技术的主要发展方向之一。介绍了核磁共振陀螺近年来国内外取得的研究进展,从工作原理出发指出了核磁共振陀螺实现涉及的核自旋极化、核自旋进动检测、核自旋磁共振、磁屏蔽等关键技术,重点分析了核磁共振陀螺向高精度、小型化方向发展需要重点研究的关键技术及其可能的解决思路,最后对核磁共振陀螺技术的未来发展进行了展望。

集成光波导陀螺在空空导弹的应用展望

陀螺技术是现代空空导弹惯性导航系统研制的关键。本文简要介绍了集成光波导陀螺的原理,并对国内外发展现状进行概述。根据空空导弹惯性导航系统的特点,展望了集成光波导陀螺在未来空空导弹中的应用前景。

半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型

为研究三自由度比力作用下半球型动压气浮轴承气膜变形对平台惯导中三浮陀螺仪输出的影响,提出了一种通过求解Reynolds方程来计算陀螺仪静态误差的数学模型。首先,在考虑气体稀薄效应条件下,针对三浮陀螺仪中的半球型动压气浮轴承给出对应的Reynolds润滑方程;然后,用有限差分法求解气膜压力场,并利用得到的载荷与转子位移计算陀螺仪静态误差;最终,通过回归分析,得到半球型动压气浮轴承陀螺仪的静态误差模型。为简化回归分析的过程,引入干扰力矩与比力的周向夹角和径向干扰力矩作为中间参数,将三元回归分析问题转化为二元回归分析问题。计算结果表明:径向干扰力矩随着轴向比力的增大而增大,随着径向比力的增大呈现先增大后减小的趋势;干扰力矩在周向上超前比力1.35~1.55 rad。本文静态误差模型可预测300 m/s^2以内任意方向比力作用下由转子位移所引起的陀螺仪静态误差。

核磁共振陀螺技术研究进展

核磁共振陀螺是基于量子操控技术的前沿研究新进展。具有高精度、微小型、对加速度不敏感、纯固态等特点,是未来发展高精度、微小型陀螺的主要技术发展方向之一。围绕核磁共振陀螺技术的最新研究进展,重点介绍了核磁共振陀螺的基本工作原理及其硬件构成,分析了核磁共振陀螺在上个世纪的主要技术发展路线与面临的技术发展瓶颈,综述了核磁共振陀螺近年来取得的研究进展及实现的技术突破,最后对核磁共振陀螺技术的未来发展进行了展望。

改进小波阈值函数的HRG振动信号去噪研究

为了有效解决振动对半球谐振陀螺仪(HRG)导航精度的影响,采用小波阈值去噪算法对HRG振动信号进行了去噪研究,并针对经典的硬阈值函数和软阈值函数的不足进行了改进,改进得到了一种参数可调的阈值函数,弥补了硬阈值函数和软阈值函数在去噪中的不足。通过仿真数据以及HRG实测振动数据验证,证明了改进阈值函数的有效性和优越性。

半球谐振陀螺惯导系统温度补偿技术研究

为有效提高半球谐振陀螺惯导系统导航精度,解决温度变化对快速启动性以及实际应用精度产生显著影响的问题,分析了系统级标定误差参数的温度特性,并建立了温度误差模型,最后设计了温度补偿试验以及平台模式标定试验对补偿效果进行检验。试验结果表明,建立的温度误差补偿模型准确有效,误差参数稳定性得到提升,提高了启动阶段半球谐振陀螺惯导系统的性能,且计算量较小,具有较高的工程应用价值。

谐振式陀螺全角模式误差来源与接口技术

全角模式是谐振式陀螺的新型接口技术,具有直接测量角度、动态范围大的优点,但其对陀螺元器件对称性要求极高的缺点限制了它的实际应用。首先,从谐振式陀螺全角模式的原理出发,讨论了各种不理想因素对全角模式运行造成的问题。然后,从器件设计和控制系统两方面出发,讨论了可行的技术路线。最后,通过数值仿真的方法证明了理论分析的正确性,并给出了谐振式陀螺的选型和控制系统的建议。

半球谐振陀螺研究现状、关键技术和发展趋势分析

半球谐振陀螺是一种高精度、高可靠性、小型化的角速度传感器,被誉为“具有颠覆性的技术”,“可以改变惯导行业版图”。综述了半球谐振陀螺国内外研究现状,分析了国内外主要差距;总结了半球谐振陀螺的关键技术,强调了精密加工、化抛、调平、镀膜、装配、电路控制和误差补偿等关键技术;分析了半球谐振陀螺的发展趋势,包括技术发展趋势和市场发展趋势。

半球谐振陀螺在平台惯性系统中的应用研究

半球谐振陀螺作为新型振动陀螺,具有长寿命、长稳定期、高精度等优点,能显著提高惯性系统的性能。讨论了半球谐振陀螺的特点,分析了其误差模型,研究了半球谐振陀螺在平台惯性系统的应用技术和方法,重点介绍了基于半球谐振陀螺的平台稳定回路、框架归零回路和调平锁定回路设计,并通过试验样机进行了试验验证。

惯导平台系统研究进展与发展趋势思考

现代军事应用中,远程导弹武器主要功能是精确打击关键军事目标,制导精度成为其首要性能指标。当前,国内外远程武器采用的主流惯性器件为惯导平台系统,平台框架在发射前可控制台体旋转实现自对准、自标定等功能。在导弹飞行过程中,平台控制台体稳定于惯性空间,通过隔离角运动提高惯性仪表使用精度,因而成为远程制导系统的首选惯性器件。我国惯导平台系统技术从20世纪60年代起步至今,先后经历了滚珠轴承平台、气浮陀螺平台、动调陀螺平台、静压液浮平台以及三浮平台系统的发展历程。目前,在研新型远程导弹制导系统主要采用基于三浮陀螺及陀螺加速度计的三浮平台系统,其关键技术包括亚微米精度特种材料加工与装配技术、抗高过载环境高可靠三浮惯性仪表技术、惯性/天文复合制导技术以及惯导平台自对准与自标定技术。近年来,以光学陀螺、半球谐振陀螺等为代表的新型惯性仪表的工程应用精度逐步提升。以平台稳定控制技术为基础,构建基于新型固态陀螺的惯导平台体系架构,将会推动我国远程武器性能跨越式发展。通过分析光纤陀螺、半球谐振陀螺等新型惯性仪表的技术优势以及新一代制导系统小型化、数字化、智能化等性能需求,对我国远程制导用惯导平台技术发展提出了几点建议。

惯性导航系统用石英玻璃材料

石英玻璃是高精度挠性加速度计、半球谐振陀螺的核心材料。随着我国在航天、航空、航海等多领域中所取得的技术进步,高精度惯性导航系统对石英玻璃的性能提出了越来越高的要求,但目前行业缺乏针对性的技术标准、性能指标体系。系统介绍了各类石英玻璃的制备工艺及特点,并针对石英玻璃在惯性导航系统中的具体应用,详细介绍了石英玻璃的相关性能指标及加工方式,为石英玻璃的材料选择提供了参考。

半球谐振陀螺控制电路频率跟踪精度提升方法

半球谐振陀螺控制电路的控制精度直接影响半球谐振陀螺仪的输出精度,而频率跟踪精度又直接影响了半球谐振陀螺控制电路的精度。传统的半球谐振陀螺数字控制电路采用过零比较的方法计算陀螺幅点信号的频率,此方法易受地线毛刺信号的干扰,频率跟踪精度不高。介绍了采用A/D转换采集数据估算陀螺幅点信号频率的方法,并对各种方法进行了优缺点比较,提出选用建议。这些方法既提升电路抗干扰能力,又大幅提升了频率跟踪精度,还省去了过零比较电路。分析及测试结果表明,采用该频率跟踪方法,半球谐振陀螺的频率跟踪精度可达0.002Hz,可大幅提升半球谐振陀螺控制电路的精度。