基于RLS算法的全角模式半球谐振陀螺自补偿控制

针对全角模式半球谐振陀螺驻波的非线性漂移严重影响陀螺输出精度,且该漂移会受温度、驻波位置、老化程度等因素影响的问题,提出了一种基于递归最小二乘(RLS)算法的半球谐振陀螺自补偿控制方法,分析了全角模式半球谐振陀螺的输出误差补偿机理,基于RLS算法,推导出了误差自补偿控制过程表达式,并进行了仿真和实验验证,结果表明经自补偿后陀螺输出偏移峰峰值从0.0104°/s降至0.0013°/s。实验证明所提方法能够有效地抑制全角模式陀螺驻波的非线性漂移,实现对陀螺自身状态的监测和实时补偿,可提高全角模式半球谐振陀螺的输出精度,并增强陀螺的长期稳定性以及环境适应性。

航行过程中实时校正的重力匹配算法

由于传统重力匹配定位通常受限于特定区域,无法对惯性导航系统(INS)实现连续校正,在应用重力匹配进行辅助导航时需要周期性前往重力特征适配区进行匹配校正。针对非适配区域内匹配精度无法判定的缺陷,提出一种航行过程中实时校正的重力匹配算法。计算载体实测重力序列与匹配输出位置在相对重力图上映射序列的差,取重力差序列的方差判断匹配输出的权重值,从而有效利用全航域的适配航段。根据重力差序列的方差与匹配精度的关系建立回归模型,将可信的重力匹配输出引入INS进行误差校正。利用实船数据进行了仿真验证,仿真结果表明所提算法在400 h的连续航行期间对INS位置误差的抑制达到30%以上,位置误差在全过程没有明显发散趋势,具有更好的适用性。

激光陀螺仪敏感轴动态偏移系统级估计与补偿

针对激光陀螺仪敏感轴动态偏移造成惯导系统导航精度下降的问题,提出了一种系统级估计与补偿方法。首先分析了激光陀螺仪敏感轴动态偏移的产生机理,建立了敏感轴动态偏移误差模型,通过对惯性测量单元施加惯性力,激励激光陀螺仪敏感轴动态偏移误差。然后设计了敏感轴动态偏移参数系统级估计方法,以速度误差为观测量,采用卡尔曼滤波器估计敏感轴动态偏移参数。实验结果表明,激光陀螺仪敏感轴动态偏移参数估计精度优于0.2″/g。

多轴光纤陀螺Y波导间电磁干扰影响分析及抑制方法

针对多轴光纤陀螺工作时Y波导间电磁场变化影响零偏稳定性的问题,分析了Y波导间电磁场变化对陀螺零偏稳定性的影响机理并提出了抑制方法。根据多轴光纤陀螺Y波导间的电磁耦合机理,建立了电磁干扰模型,推导出了Y波导两端电压与连接电极的引线长度和轴间距离之间关系表达式。通过优化波导工艺参数、缩短Y波导电极引线长度将Y波导间电磁干扰引起的陀螺零偏稳定性误差降低到0.01°/h内,并进行了仿真和实验验证,实验结果表明Y波导引线方法改进后陀螺零偏稳定性由平均0.038°/h减小到0.0056°/h。实验证明所提方法能有效抑制多轴光纤陀螺Y波导间电磁干扰引起的陀螺零偏稳定性超差问题。

多传感器导航中双天线基线欺骗干扰检测方法

考虑卫星导航可能受欺骗干扰的风险,基于舰船多具有两套卫星导航天线和其他导航传感器的特点,提出一种多传感器导航中双天线基线欺骗干扰检测方法。采用共视卫星伪距进行双差,基于舰船上多传感器融合的导航信息与卫星星历信息计算卫星视距方向的单位矢量,根据伪距双差和卫星视距方向单位矢量得到基线长度。利用该计算基线长度与两天线实际基线长度构造欺骗干扰检测函数,对是否收到卫星欺骗干扰进行判决。为了验证提出算法的可行性,基于卫星信号模拟器和欺骗干扰源测试了所提算法对“突发型”欺骗干扰和“引诱型”欺骗干扰的检测能力。试验结果表明所提出算法能够有效检测出0.1 n mile的“突发型”欺骗干扰和0.2 kn的“引诱型”欺骗干扰。该方法无需更改接收机结构,只需修改导航信息融合设备软件,可为工程应用提供参考。

舰船长航时光纤陀螺惯导系统技术及未来发展

光纤陀螺在随机误差方面表现出极佳的性能优势,并不断向超高精度方向发展。结合所在研发团队近几年的最新研究成果,分析了高精度光纤陀螺及惯导系统的发展现状。重点突破了超高精度光纤陀螺的结构设计与仿真、超长细径大直径精密环圈设计、误差抑制与标度提升以及陀螺极限精度测试等关键技术,研制的高精度光纤陀螺Allan方差探底值测试精度达到0.000005°/h。同时,介绍了平台旋转调制与载体角运动隔离、热/磁引起的航向效应误差抑制及残差补偿、高精度重力场误差模型构建与补偿等系统技术。首次开展了水下长航时自主导航试验,验证了舰船长航时光纤陀螺惯导系统技术的可行性和优势。最后对高精度光纤陀螺及惯导系统未来发展进行了展望。