三维捷联磁传感器模拟器的研究与实现

三维捷联磁传感器模拟器是根据实际需要而研制开发的。通过对三维捷联磁传感器工作机理的剖析,完成了三维捷联磁传感器模拟器的软件算法,并实现了该模拟器的硬件系统,在实际应用中取得了很好的效果。传感器模拟器的研制和使用,开拓了传感器的研究范围,对于更好地研究和开发传感器具有重要的指导意义。     

数字磁罗盘的研制

剖析了磁阻式罗盘的工作机理,并给出了磁航向角的计算方法。基于霍尼韦尔磁阻传感器,提出了一种低成本的组合式三维捷联数字磁罗盘,该数字磁罗盘具有高分辨力、高精度、低成本的优点。通过分析由磁场矢量叠加产生的罗差,提出了基于罗差傅立叶级数的罗差模型和补偿方法。最后,对该数字磁罗盘进行了实际测试,并对测试结果进行了分析,当采用八位置法标定时,误差能限制在-0.5～+0.5之间。测试结果显示:该数字磁罗盘能够达到较高的精度,满足实际应用的要求。     

捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性研究

在不考虑罗差情况下,建立了捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型,并结合无人机磁航向测量系统中框架式垂直陀螺仪的姿态测量特点,将其姿态误差源特征引入误差模型,全面分析了其航向角在不同飞行条件下的动态误差特性.对捷联式磁航向测量系统的航向角误差模型进行了仿真计算,并将仿真结果与飞行实验结果进行了比较分析.结果表明:捷联式磁航向测量系统的航向角误差动态特性符合无人机测量误差特点,能够为工程应用提供直接的理论依据.     

基于MEMS的低成本SINS/GPS组合导航系统研究

采用低成本的MEMS惯性传感器搭建了捷联惯导系统硬件平台,在此基础上对SINS/GPS组合导航系统进行实验研究.实验结果表明:系统精度比单纯的惯导系统高,接近GPS精度,达到了使用要求.同时,给出了MEMS捷联惯导系统的姿态解算算法,并进行实验验证.     

一种新型磁阻传感器的研究及应用

介绍了美国Honeywell公司生产的磁阻弱磁传感器的性能特点,以及由其组成的三轴智能型弱磁传感器在测量磁航向方面的应用.实验结果表明:在捷联状态下,用垂直陀螺提供载体的姿态角,在俯仰角、倾斜角达±45°的情况下,测角精度优于 0.6°.该传感器应用的显著特点是体积小、重量轻.它与垂直陀螺组成简易捷联航姿系统,已用于无人机的控制与导航.     

船用捷联惯性导航系统仿真技术研究

该文提出船用捷联惯性导航系统仿真器的设计方案。针对船舶运动特点 ,根据船模的耐波性数据、惯性传感器的误差模型 ,可以模拟船舶受不同等级风浪扰动、采用不同种类的惯性传感器及配置方案时导航系统的输出 ,其实时输出信号可直接用来驱动船用导航滤波器或其它仿真器。     

应用磁敏Z元件直流无刷电机电子换相电路的研究

对磁敏Z元件的基本伏安特性、磁敏特性进行了实验测试,给出了实验结果,从内在微观结构和导电机理上对磁敏Z元件的特殊性质进行了分析.利用磁敏Z元件的特性,设计了用磁敏Z元件作位置传感器的直流无刷电机的电子换相电路,实现了在磁敏Z元件采集到的正弦信号驱动下对四个绕组有序选通的控制,并针对Z元件输出信号随温度漂移的现象进行了测试分析.     

基于机动检测的捷联航姿算法研究

针对低精度陀螺仪、加速度计和磁传感器组成的捷联航姿系统存在的易受载体运动加速度影响而导致姿态精度下降甚至发散的问题进行了研究,提出了一种基于机动检测的捷联航姿算法。该算法根据陀螺仪数据进行姿态实时更新,利用加速度计和磁传感器输出对载体姿态误差进行校正以保持航姿输出的长期精度。算法根据加速度计输出在导航系中投影的水平分量进行机动检测,剔除机动期间的加速度数据,利用载体匀速运动状态下的加速度数据与磁传感器数据构造量测,利用卡尔曼滤波器对姿态误差进行估计并修正。仿真结果表明,该算法能有效完成载体机动检测,保证系统存在机动的情况下姿态精度满足应用要求。     

基于VS的捷联惯导系统仿真器设计

针对在实验室环境下实时获取飞机真实动态数据难度大的问题,借助飞行控制原理设计了飞机实际的飞行轨迹,并利用飞行轨迹产生的真实数据解算惯导误差及惯导参数,模拟了对惯导系统的动态导航.利用模块化设计思想,建立了捷联惯导系统的仿真轨迹模块、惯性器件参数输入模块、导航参数计算模块、视景仿真模块等,并在Visual Studio 2005开发环境下设计了捷联惯导系统仿真系统.用户界面直观简洁,通用性较强,可以实现人机交互、实时仿真等效果.仿真结果与惯导系统误差特征一致,验证了仿真器所用捷联惯导系统算法的正确性.     

基于ARM的低成本微型捷联航姿系统设计

采用三轴MEMS加速度计和角速率陀螺以及微型磁通门传感器,以ARM处理器为核心构建微型捷联航姿系统硬件平台,运用捷联惯性导航理论及状态扩增Kalman滤波算法,实现了载体航向、俯仰和倾斜角度的测量和误差控制。在三轴无磁转台进行了航姿角度测试,结果表明,该航姿系统具有较高的角度稳定性和准确度,同时体积小、成本低,具有很好的工程应用前景。