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.     

二位置光纤陀螺寻北方案及误差分析

为消除陀螺零偏和陀螺常值漂移的影响,探讨二位置方案来实现高精度寻北的方法;并以二位置寻北原理为基础,给出其误差分析方法,得出在陀螺的漂移及标度因数误差、台体的水平误差、转位误差、引入参数误差等几个因素作用下的误差模型,并对误差特点进行分析。分析结果证明:在以上误差源作用下产生的寻北误差多与方位角的三角函数成比例关系,或为常值误差,该结论可为补偿寻北误差提高寻北精度提供参考。     

一种实用旋转调制式陀螺寻北仪的设计

提出一种实用的旋转调制式陀螺寻北仪结构,由1个单轴光纤陀螺(FOG)、2个石英加速度计和旋转机构组成,完成寻北的同时还可以得到具有一定精度的纬度信息。推导了寻北原理公式。基于递推最小二乘法开发了实用的算法,以消除陀螺漂移和噪声对寻北精度的影响。进行了误差分析,指出影响寻北精度的重要因素是陀螺漂移的稳定性,对寻北精度进行了理论计算。研制原理样机进行了8位置寻北试验,结果表明:3min内方位角估计值进入0.1°误差带,重复性精度可达0.071°,纬度精度可达0.068°.     

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.     

寻北仪倾斜状态下转位误差分析

针对目前我国大部分研制生产的寻北仪忽略实际工作过程中转台倾斜时转位误差分析补偿问题,提出一种基于动调陀螺的二位置捷联式快速寻北仪。介绍二位置陀螺寻北仪的工作原理,在推导转台倾斜时方位角解算公式的基础上,重点分析转台倾斜时转位误差对寻北精度的影响,推导出误差公式及补偿方法,并用Matlab进行误差仿真实验。实验结果表明:转台倾斜角在±10范围内时,转位误差引起的寻北误差随方位角的变化基本服从三角函数分布,且大小近似为转位误差的一半。     

光纤陀螺寻北仪航向效应误差分析和补偿

在实际寻北过程中,寻北仪航向效应使寻北精度大大下降。在介绍光纤陀螺(FOG)寻北原理的基础上,提出大倾角下的光纤陀螺四位置寻北方法,对解算出的方位角进行了象限判别;从理论上分析了四位置寻北法在0°～360°范围内的航向效应,研究其误差补偿方法,得出陀螺仪敏感轴指向南北方向时寻北航向效应误差最大的结论。通过仿真验证了寻北方案、理论分析和补偿方法的正确性和有效性。     

随机游走对单陀螺连续旋转寻北影响的分析

分析了单陀螺连续旋转寻北方法的原理,指出陀螺的常值漂移可以被积分平滑掉,不影响寻北精度.但陀螺随机游走仍然会影响寻北精度,并推导出了相应误差公式,得出随机游走系数、寻北时间和陀螺寻北仪所处方位都会影响寻北精度的结论,并求出陀螺寻北仪最佳寻北方位和应避免的寻北方位.最后通过三组数值仿真验证了所提出观点的正确性.     

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。     

基座晃动对寻北仪影响的仿真分析

外界对寻北仪的干扰,选取正弦和正弦衰减情形,采用二位置寻北方案及改进寻北算法进行仿真,允许基座在大倾角情况下确定方位,即横滚角和俯仰角可不近似为零.计算机控制力矩电机带动旋转机构使陀螺、加速度计由初始位置转动180°采样,再反向转动180°回到初始位置重采样,根据各通道的两次脉冲总数计算航向角、横滚角和俯仰角.仿真结果说明在基座晃动情况下,寻北仪未经有效补偿无法准确寻北.     

核磁共振技术在生命科学领域的应用

从磁悬浮陀螺寻北仪的寻北原理出发,将地球自转角速度分解到陀螺坐标系上,分析了存在准直误差的情况下所引起的寻北误差,推导出了用于补偿运算的准直误差与寻北误差之间的关系表达式,避免了精确准直消耗时间造成总寻北时间延长的问题。实际应用结果表明:准直范围由3″扩大到1′,可缩短磁浮闭路时间约60 s,通过测量准直误差并补偿,仪器总寻北精度没有改变。     

捷联式陀螺寻北仪误差分析与试验研究

对产生捷联式挠性陀蚴寻北仪误差的主要因素进行了分析。试验结果表明：水平姿态角较 ,与重力加速度的一次项有关的陀螺漂移是产生建立经误差的主要原因之一。应用椭圆低通滤波器对陀螺仪输出信号进行处理,能较好地减小基座扰动对寻北精度的影响。     

机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法

针对 MEMS 陀螺误差大的问题,提出了机载灵巧弹药 MEMS 陀螺漂移的快速估计算法。首先建立简化 MEMS 陀螺误差模型,提出 HMM/RLS 算法的零时延随机漂移处理算法,以解决 FIR、HMM/KF 等处理方法在滤波 时延和效果上的矛盾。然后由弹载 MEMS 陀螺测量误差和安装角误差耦合得到参数区别,由此推导出快速 MEMS 陀螺零偏快速两点估计算法。该算法能在 2.5 s 内完成对 MEMS 陀螺零偏的估计补偿,其估计准确度达到 90%以上。 数学仿真和靶试数据处理的结果表明：HMM/RLS 可以达到随机漂移处理的零时延,并兼顾了滤波时延和带宽。     

光纤陀螺温漂补偿技术

针对在不同的温度下光纤陀螺漂移差异很大的问题,文中从理论和大量实验上研究了光纤陀螺的温漂特性,分别建立了逐次启动零位和一次启动零位补偿的数学模型,并给出了工程上的建模方法和步骤。试验结果表明:补偿后无论是不同温度下的陀螺漂移差值还是一次启动漂移的稳定性都有显著改善和提高。     

光纤陀螺温度误差自适应神经模糊补偿方法

依据Shupe热致非互易性理论,研究光纤陀螺温度漂移产生机理,设计了-15 ℃～50 ℃温度范围内实验。将自适应神经模糊推理系统和分段建模思想相结合,以实测数据构建训练样本,建立光纤陀螺温度误差自适应神经模糊补偿模型。该模型解决了传统建模方法中模型适配性较差的问题,并有助于缩短陀螺进入稳态的时间。数据计算表明,用所建立的模型进行误差补偿后,温度漂移标准差降低了75.55%,补偿效果明显。     

ELM-AdaBoost 模型在光纤陀螺温度误差补偿中的应用

针对光纤陀螺零偏与温度之间复杂的非线性关系,引入极限学习机(extreme learning machines,ELM)模 型补偿光纤陀螺的零偏温度误差;针对单个ELM 在预测准确性和稳定性不足及其对奇异样本敏感的问题,引入自适 应增强算法(adaptive boosting,AdaBoost)建立ELM-AdaBoost 预测模型改善光纤陀螺性能,分析光纤陀螺的温度误 差机理及模型参数对预测精度的影响,给出ELM 算法隐含层神经元个数及AdaBoost 算法迭代次数的确定方法。仿 真结果表明：基于ELM-AdaBoost 预测模型的补偿效果优于多元线性回归模型和单个ELM 神经网络模型,并具有良 好的泛化性能和温度适用性,补偿后陀螺零偏均方根误差降低93%以上,显著改善了光纤陀螺零偏稳定性能。     

基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方法

传统惯性与星光组合通常需要将惯性系下的星光姿态信息转换到导航坐标系进而与惯性导航系统进行姿态组合,由于姿态信息转换过程中通常需要引入地理位置信息实现转换,从而不可避免地引入转换误差,无法充分发挥高精度星光姿态信息对惯性导航误差的修正作用。考虑到陀螺原始输出信息和星光姿态信息均能直接在惯性参考坐标系下测量获得,设计了一种基于惯性系下陀螺误差在线估计修正的惯性与星光组合导航方案。通过建立基于惯性系下陀螺误差估计修正的惯性与星光组合导航数学模型,直接在惯性系下对陀螺漂移误差进行在线开环跟踪估计;通过对陀螺误差实时修正,能够有效减小由于陀螺漂移所带来的惯性导航系统解算误差。仿真结果表明,该方案能够有效估计出陀螺的漂移误差,进而有效提高了惯性导航系统精度。