一种十表冗余激光陀螺捷联惯组标定方法研究

针对十表冗余激光陀螺三自捷联惯组(包含5只陀螺和5只加速度计)的标定问题,推导给出了标定模型以及标定方案。将十表冗余惯组划分为直表X\Y\Z和斜表S\T两组,直表采用系统级标定方法,建立关于标定误差模型的状态方程,以导航速度误差作为量测,通过Kalman滤波估计标定误差参数;以直表标定结果作为参考,进行斜表的分立式标定,分别建立了加速度计、陀螺标度系数和陀螺漂移的标定模型。最后,结合19位置系统级标定方法和分立式标定方法完成了十表冗余激光捷联惯组标定,结果显示标定结果正确,分析了标定误差特性。

五冗余捷联惯组最优配置设计

导航制导系统的高可靠性直接决定了固体运载火箭飞行任务完成的质量,而惯组冗余技术是目前提高系统可靠性的主要方式之一。文章以固体运载火箭导航系统中一种三正交两斜置的五冗余捷联惯组配置方式为对象,以导航性能指标最优为目标函数,构造了最优配置下的非线性矛盾方程组,采用最小二乘法求解得到最佳逼近解,得到五冗余捷联惯组的最优配置,并通过仿真进行了验证。结果表明,三正交两斜置的五冗余捷联惯组最优配置共有24组解,其全部解的导航性能指标均为1.424 3;当某个正交轴出现故障时,能够从斜置轴信息中重构出正交轴信息,以保证导航信息的准确性和精度,且导航误差在5倍陀螺器件自身误差当量之内。

伞形安装的陀螺系统性能分析

陀螺系统构型对卫星的可靠性和姿态控制系统的性能有着重要的影响。提出了一种由6个陀螺组成的惯性测量单元的伞形安装方式,它的6个陀螺的输入轴按两组正交的方式安装,其中一组正交的陀螺的输入轴安装在卫星的三个惯性主轴(星体坐标系的坐标轴)上,而另一组正交的陀螺的输入轴,相当于前一组正交的陀螺的输入轴以从星体坐标系的原点出发并与三个坐标轴的夹角相等的射线为轴旋转60°的角度,使得6个陀螺中两两相邻的陀螺输入轴之间的夹角是相等的。这种安装方式同某些其它的6陀螺安装方式一样,只要其中的任意三个陀螺工作就能给出卫星的三轴姿态信息。分析了该系统的测量性能和可靠性,并与正十二面体的安装方式进行了比较,结果表明:二者的可靠性是相同的,但是测量性能要比正十二面体的安装方式优越,最后给出了一个巧妙的结构设计建议。

冗余惯组故障检测与隔离的广义似然比解耦矩阵构造新方法

冗余惯组可提高运载火箭制导系统的可靠性,惯性器件发生故障会污染导航信息,需要进行在线故障检测和隔离。面对安装矩阵一定的成套冗余捷联惯组,使用Potter算法构造解耦矩阵的广义似然比故障检测方法,无法检测并隔离特定轴故障,提出选择正交投影矩阵的极大无关组来构造解耦矩阵,采用全数字仿真对改进方法进行验证。结果表明,新方法克服了成套惯组同轴共基座安装时某个轴向无法故障检测的问题,且故障检测性能没有降低。该方法为运载火箭制导系统在线故障检测技术提供了一种新思路。

一种卫星用高可靠性的惯性敏感器——正十二面体安装方案简介

介绍了一种卫星用高可靠性惯性敏感器,它的六个陀螺的输入轴按正十二面体安装,任意三个陀螺工作均能给出卫星的三轴姿态信息,这样在单个陀螺平均寿命一定的条件下,惯性敏感器的可靠性大大提高。文中还介绍了该方案的其它优点和结构设计巧妙之处,目前已应用该方案设计、加工、调试出实用的惯性敏感器,并通过了各项地面试验,适用于高精度、长寿命的三轴稳定卫星。

运载火箭多表冗余捷联惯组的故障诊断与决策

为了提高运载火箭惯导系统的可靠性,介绍了一种多表冗余捷联惯性测量组合的故障诊断和冗余信息重构技术,除了对陀螺仪和加速度计信息进行常零值判别、极大值判别之外,还要采取三取二的冗余诊断的管理策略,将故障定位到具体惯组的某个敏感轴,对故障惯组隔离后进行冗余信息重构,既可实现惯组系统级冗余,又能够搭配使用非整套惯组陀螺仪和加速度计信息,实现惯组故障情况下的导航信息的正常输出,增强了运载火箭对惯组故障的适应能力。

捷联惯导四面体冗余配置的双轴旋转调制方法

传统捷联惯导采用三轴正交配置,存在单一传感器故障直接引发整个系统失效,且导航误差随时间累积快等问题。为解决这些问题,提出了一种将四陀螺冗余配置和双轴旋转调制相结合的捷联惯导导航方法。构建多指标约束的冗余优化准则,通过器件级配置方式,设计了基于四面体结构的四陀螺冗余配置方案,并在此基础上引入八次序双轴旋转调制方法,调制3个轴向的等效陀螺漂移。仿真结果表明,所提方法能够实现系统可靠性和导航精度的双重提升,具有重要的工程应用价值。

五冗余捷联惯组系统配置及优化

针对运载火箭的惯性导航问题,以五冗余陀螺惯组为研究对象,讨论了捷联惯性测量组合冗余设计方案,以系统导航精度最优为性能指标,引入了三种性能指标函数,并分析了这三种性能指标函数在使用过程中的等价性,最后研究了三正交两斜置结构的五轴冗余惯组系统的最优配置方法,并在考虑到量测精度对配置影响的条件下,通过理论分析和计算得到了最优配置的安装角,具有较强的工程实用性。

均匀设计及其在捷联惯导系统精度分析中的应用

本文将均匀设计思想应用于捷联惯导系统精度分析 ,研究了 IMU误差对捷联惯导系统定位精度的影响 ,建立了位置偏差的回归模型 ,分析了精度影响因素的主次 。

捷联惯性测量组合的冗余设计和优化

讨论了捷联惯性测量组合冗余设计方案 ,并引入性能指标函数、系统有效度约束、系统代价函数 ,对冗余配置的优化问题进行了研究 ,寻求最优配置和优化准则。最后以 5个单自由度陀螺为例 ,实现冗余优化配置。

基于ARM的冗余惯性测量组合的方案设计

介绍了冗余惯性测量组合的优缺点 ,总结了工程实现过程中会遇到的关键问题。在此基础上 ,设计了一个嵌入式系统 ,对冗余惯性测量组合的测量数据先执行故障检测、隔离、重构及数据融合等运算 ,再输出给弹载计算机 。

余度捷联惯性测量装置的优化设计研究

冗余技术是改善导弹系统可靠性和精度的重要途径。为了获得导弹系统可靠性及精度与冗余度的总体优化,讨论了余度捷联惯性测量装置的优化模型及其算法,并进行了理论分析及公式推导。仿真实例也表明,模型和方法都是有效的,比较简单实用。

冗余技术在捷联惯导系统中的应用研究

在简要介绍冗余技术的基本概念和发展状况的基础上 ,指出了目前飞行器控制系统存在的主要问题 ,并将冗余技术引入捷联惯导系统 ,使捷联惯导系统可靠性迅速提高 ,同时获得大量重复测量数据。最后给出了工程应用实例 ,并探讨了进行冗余设计时需要注意的几个问题。

捷联式惯性部件冗余设计

一本文以航天领域中卫星上惯性敏感部件的应用为背景，对捷联式陀螺和加速度计的冗余设计进行了分析和研究，得出在待测三维姿态量的平均方差最小意义上的陀螺和加速度计的几何最优安装结构；并对这几种配置方案的非故障模式和故障模式（包含临界故障模式）所能达到的精度指标进行了分析和推导，并同常规的非冗余正交安装方案进行了对比；此外，对这几种配置方案在温备份和热备份工作状态下的可靠性指标的计算公式进行了推导，并给出了相应的应用条件。

辅助动力装置安装系统冗余设计研究

民用飞机的结构安全性极为重要,APU安装系统可采用静定或超静定系统,超静定系统通常采用冗余设计,能够达到更高的连接安全性。文章根据冗余设计的原理,APU安装系统设计了安装节点冗余和拉杆冗余2种形式,共4个方案,并进行了拉杆受力的对比分析。分析表明:有效的冗余设计能在工作中降低部件的载荷,使得各拉杆受力均匀,并且在遇到部分结构失效时仍能保持系统的可靠连接。

运载火箭单惯组多表冗余的故障诊断与重构

惯性测量装置冗余是运载火箭中经常采用的一种用来提高其惯性导航系统可靠性的技术,根据冗余方式的不同,惯性测量装置冗余技术可分为系统冗余和单表冗余,分析了现有航天器惯性导航系统采用的冗余技术,从系统的重量、体积和成本方面比较,单表冗余具有明显优势;为此,从单表冗余角度介绍了一种运载火箭十表冗余的捷联惯性测量组合冗余管理方案,对冗余配置的陀螺仪和加速度计测量信息进行故障诊断,将故障定位到具体的某个陀螺仪或加速度计,在两度故障下,仍能够进行典型故障诊断,对故障仪表隔离后进行信息重构,实现一度故障及部分两度故障情况下导航信息的正常输出,增强了运载火箭惯导系统对惯组故障的容错能力。

高可靠性车载惯性传感器冗余配置方案优化技术研究

针对现有车载捷联惯导系统采用三轴正交安装陀螺配置模式,会出现单个陀螺故障直接导致系统失效的问题,本文提出一种基于正交锥冗余配置的高可靠性车载惯性传感器冗余配置方案。基于可靠性最大化、导航性能最优,以及单个陀螺故障后的导航性能更优的冗余优化准则,设计了五陀螺正交锥配置方案;在此基础上,设计广义似然比故障检测方法与基于线性预测思想的故障隔离方法相结合的故障诊断算法,解决惯导系统多陀螺故障检测和隔离的问题。性能仿真结果表明:惯性传感器冗余配置优化方案能使系统可靠性提升1.35倍,且准确实现对多故障的检测与隔离,对微型化车载捷联惯导方案设计具有重要的实际应用价值。

余度惯性传感器系统的故障管理方案

本文阐述两种余度惯性传感器系统的故障管理方案:引入动态解析余度的逻辑比较法和采用方差补偿的极大似然检验法。前者通过引入动态解析余度,能够在逻辑比较法的基础上,最大限度地识别与隔离故障仪表,提高余度系统的容错能力;后者考虑了仪表误差对故障检测的影响,因而提高了系统检测软故障的能力。最后,对两种方案的优缺点作了分析比较。

捷联惯性测量装置的综合环境应力可靠性试验

研究了捷联惯性测量装置综合环境应力可靠性试验方法,分析了捷联惯性测量装置的原理和可靠性指标,并给出了试验方案、环境应力、试验剖面和失效判据等内容。对某型战术导弹捷联惯性测量装置进行的可靠性增长试验表明,该方法可以较真实地模拟实际的使用环境。

捷联惯导冗余最优化配置

为了有效提高舰船捷联惯导系统的可靠性,本文对捷联惯导冗余配置方案的系统进行了研究,介绍了冗余配置原则,结构方案对比及相应的可靠性评估等内容。该结果表明,舰船捷联惯导冗余配置是应当而且能够实现系统最优化设计,选择最优配置结构。