基于小波分析与LSSVM的陀螺仪随机漂移建模

为了提高陀螺仪的使用精度,以陀螺仪随机漂移时间序列为研究对象,建立了基于小波分析和最小二乘支持向量机（LSSVM）的陀螺仪随机漂移模型。陀螺仪作为高精度敏感器件,其随机漂移信号具有非线性、弱平稳性等特点,难以补偿。为了提高补偿精度,这里采用小波分析对陀螺仪随机漂移信号进行多尺度分解,利用最小二乘支持向量机方法对重构后的近似序列和细节序列建立非线性子模型,最后将各子模型输出融合作为组合模型输出。最后将该算法用于动调陀螺仪的随机漂移建模,实验结果表明基于该组合算法的非线性模型能够有效地反映陀螺仪的随机漂移特性,建模效果明显优于直接采用LSSVM和ANN建立的模型。     

小波分析技术在陀螺故障诊断中的应用研究

小波分析是一种全新的时一频两维分析技术，其对高频突变信号和低频缓变信号的分析有其独特的优点。本文分析了小波分析技术的原理，提出了将其引入机械设备故障诊断中的方法。通过对有故障陀螺振动信号的多尺度分析，研究故障信号小波变换轴心轨迹分量图，建立典型故障特征模型，从而对单故障及多故障问题进行分析与诊断。     

关于陀螺信号处理中小波基选取的研究

在建立陀螺漂移的数学模型的基础上，使用不同的小波基对陀螺输出信号进行多尺度小波分解，去除由噪声产生的小波系数，从而达到消除噪声的目的。从不同小波基的滤波效果来看，双正交样条小波Biorl.5具有较好的去噪效果，从而也验证了小波对称性在陀螺信号去噪中的重要性。     

基于小波检测的捷联惯导系统初始对准抗干扰新方法

针对车载捷联导航系统初始对准中的人为或阵风干扰等问题，提出了一种基于多尺度小波系数内积的干扰信号检测算法。该算法利用惯性敏感器的输出残差来建立用于检测突变信号的跟踪信号，并利用信号边沿或快变部分小波系数表现出的特性，构造了一种小波检测信号，通过小波检测有效地抑制了外界的干扰。粗对准实验证明该算法的有效性。     

小波分析在捷联惯导陀螺信号滤波中的应用

介绍了小波变换和多分辨率分析理论。针对捷联惯导系统中光纤陀螺输出信号的特点，对其进行小波变换，去除信号中高频部分的噪声，从而抑制了陀螺的随机漂移。通过仿真实验，肯定了使用小波分析算法对陀螺输出信号进行滤波消噪处理的可行性。在实际用于捷联惯导系统中的实验结果表明，有效地提高了系统的精度。     

MEMS陀螺随机漂移多尺度滤波方法

为了能有效地补偿MEMS(微电子机械系统)陀螺仪的随机漂移,提高载体姿态估计的精度,基于小波理论与多尺度分析方法,使用db4小波,将MEMS陀螺仪随机漂移进行深度为4的多尺度分解,得到5组小波系数。根据分解后的各尺度系数进行信号重建,得到5组多尺度陀螺仪漂移数据。对重建后的各尺度漂移数据进行时间序列建模,可以得到MEMS陀螺仪随机漂移的多尺度时间序列模型。在多尺度时间序列模型的基础之上,建立多尺度离散系统的系统模型,使用卡尔曼滤波方法,对个尺度陀螺随机噪声进行滤波,可以有效地滤除MEMS陀螺仪的随机漂移。试验结果表明本方法能有效降低信噪比。     

基于小波滤波的激光陀螺SINS晃动基座初始对准

激光陀螺捷联惯导系统在晃动基座上进行初始对准时,由于激光陀螺信号中存在着很大的随机噪声,导致对准时间变长,对准精度降低。为解决此问题,提出一种基于小波实时阈值滤波的预处理方法,选取了合适的小波基和分解层数,对陀螺信号进行小波预处理,然后利用滤波后的陀螺信号进行姿态粗对准,最后使用速度误差作为观测量进行卡尔曼滤波精对准。半实物仿真试验结果表明:本文提出的小波预处理方法在满足陀螺信号实时性的条件下,能够有效地减小激光陀螺信号中的各项随机噪声,利用预处理后的陀螺信号进行初始对准时,对准时间显著缩短,航向角在精对准7 min左右收敛,其1σ值在39"以内,在工程上有一定的参考价值。     

基于LMS与二代小波变换的光纤陀螺去噪算法

为了降低光纤陀螺输出中的噪声分量,提出一种基于最小均方法与二代小波变换相结合的去噪方法。首先利用LMS算法进行前端预处理,提高信号的信噪比;然后使用SGWT去噪算法降噪,考虑到SGWT去噪算法易受阈值函数的影响,将模糊与平滑因子引入到传统软阈值法,以缩小估计小波系数和原小波系数两者之间的常值偏差;最后,将本文提出的算法应用于某型光纤陀螺的去噪研究中。实验结果表明,相对于SGWT去噪算法,采用LMS-SGWT算法处理后,光纤陀螺的信噪比从0.1698d B提高到2.0521 d B,方位对准误差从0.33°降低到0.13°。     

基于小波变换阈值法处理光纤陀螺信号噪声

小波具有多分辨率分析特性,利用小波变换阈值滤波可以有效地处理光纤陀螺信号的噪声。具体的仿真实验分析比较表明,小波变换阈值滤波可以有效地剔除光纤陀螺的信号噪声;与传统的数字低通滤波方法相比,去噪效果更好。利用Allan方差法并通过最小二乘拟合可得到陀螺信号噪声中各误差源的幅度;通过比较滤波前后的各误差系数的具体数值,进一步证实了小波变换阈值滤波的有效性;并指出通过小波分析可以显示出陀螺信号中低频噪声的发展趋势。     

基于à trous算法的MEMS陀螺仪随机漂移建模

为了对微小型飞行器上的MIMU(微惯性测量单元)的随机漂移进行补偿,在比较了Mallat算法与à trous算法之后,基于小波变换与多尺度分析方法,提出了多尺度时间序列建模方法,它充分利用了à trous算法的快速性与时间平移不变性,将MEMS陀螺仪随机漂移进行多尺度分解.对各尺度上分解得到的信号进行重建,并对重建得到的各个信号进行时间序列建模.将各尺度时间序列模型的预测输出的和作为陀螺仪的随机噪声估,计,对陀螺仪的随机漂移进行补偿.最后的实际数据建模表明该建模方法运算量小、建模速度快、精度高、模型适用性强,有很强的实际应用价值.     

气体介质对动力调谐陀螺仪性能的影响机理及调整措施

在动力调谐陀螺研制和生产过程中发现，陀螺从启动到稳定所需时间较长，在长时间随机漂移测试中，有明显的斜坡漂移。这在很大程度上降低了陀螺的性能，影响了陀螺的应用，经研究发现，陀螺的内部气体在这当中起着重要作用。本文详细分析了陀螺内部气体对动力调谐陀螺性能影响的机理，并提出了解决方法。     

四频差动激光陀螺三种误差模型对寻北精度的影响

分析了四频差动激光陀螺漂移信号的特性,将陀螺输出的漂移误差信号分为常值漂移误差和随时间变化的一次项、二次项漂移误差,并据此建立陀螺漂移误差模型,分别对陀螺漂移进行零次拟合、一次拟合及二次拟合.针对这些模型结合寻北推导了误差的补偿算法,并通过寻北实验精度比较,验证了不同误差模型的补偿效果.实验结果表明,就本文实验所用陀螺,含二次项误差的模型寻北精度较高,使寻北精度从零次拟合模型的1密位降低到0.5密位.     

DRIFT MOTION OF FREE-ROTOR GYROSCOPE WITH RADIAL MASS-UNBALANCE

The motion of a rigid body about fixed point with small radial mass-unbalance in homogeneous gravitational field was discussed. The dynamical equations described by state variables of the body were established, and approximate analytical solutions for a spinning body with high speed were obtained by use of the average method. The influence of the radial mass-unbalance of the rotor to the precession character of a free-rotor gyroscope was analyzed. And a physical explanation of the drift phenomenon of the gyro was given. An applicable formula of gyro‘ s constant drift in analytical form was obtained, which is perfectly coincident with the numerical calculate‘on     

基于扫频振动环境的燃气陀螺仪动态漂移控制技术

燃气陀螺仪是一种依靠火药燃气驱动的陀螺本体为机械框架式结构的惯性陀螺仪,它能够准确地测出弹体在飞行过程中随时间变化的姿态角,是弹体控制回路中的关键测量部件,其在不同振动环境中的漂移控制技术对制导武器弹体姿态的准确测量非常重要。本文利用欧拉方法,推导了陀螺仪的测量原理和漂移产生机理,分析了摩擦力矩、不平衡力矩,以及弹体环境施加的外力矩对陀螺漂移度的影响,并设计燃气陀螺仪的扫频振动试验找到陀螺对外加力矩的敏感频率。试验结果表明,在敏感频率400～800Hz范围内,通过改善弹体安装环境,可将陀螺仪漂移从大于3°减少至0.5°范围内。该方案具有较高的工程实用价值。     

惯性/卫星/里程计多信息融合方法及在铁路测绘中的应用

针对基于惯性技术对铁路基础设施进行精确测绘的需求提出一种多信息融合惯性基准方案,为测量测绘提供高精度位置和姿态参考。对载体运动特点和车载状态下惯性/里程组合导航航向角误差可观性进行分析,认为天向陀螺漂移和航向误差是导致测量精度下降的主要因素,针对该问题设计了基于双向滤波、双向平滑的多信息融合方案,针对缺乏绝对位置基准的应用情况,引入"正矢"概念和相对定位精度的评判方法。仿真及试验结果表明,在陀螺常值漂移0.2(°)/h条件下,该方案相对定位精度优于0.3 mm(300 m弦正矢),显著提高了车载铁路线路测绘位置、姿态基准精度,降低了对惯性器件的要求,利用中、低精度器件实现了高精度测量定位。     

单轴旋转对惯导系统误差特性的影响

分析了单轴旋转惯导系统自动补偿的基本原理,对陀螺和加速度计常值漂移、安装误差、标度因数误差等因素在单轴旋转下的调制情况进行了研究。通过仿真分析了转动速度对各种误差的影响规律,指出了实际系统旋转速度和方式的选择要综合考虑陀螺的常值漂移和标度因数误差的影响。利用激光捷联惯导系统在实验室中进行了单轴旋转IMU实验,其定位精度优于1nm／24h。研究结果可以为单轴旋转惯导系统的进一步优化和工程设计提供理论参考。     

小波分析用于陀螺仪漂移测试信号分析的研究

为建立陀螺仪漂移特性模型，需对其进行测试。由测试得到的数据是含有噪声的，且一般是非平稳的，用小波分析测试数据是一种很有效的方法。在简述小波分析中的多分辨分析理论的基础上，用其对某型陀螺仪的实测数据进行了分析－预处理，其结果证实了所研究方法的有效性。     

无源北斗导航定位系统初始校频的一种新方法

根据小波分析理论，针对无源北斗导航定位系统初始校频问题，提出了一种基于小波分析的信号特征提取算法。仿真结果表明该方法比较简单而切实可行，能够有效地对信号进行趋势估计，从而精确算得频标准确度。     

陀螺仪漂移特性的小波分析

在简述小波分析中Mallat算法的基础上,用其实现陀螺仪漂移特性的小波分析,并对有关的工程问题进行了讨论,给出了某型陀螺实测数据的应用实例,证明了此方法的有效性。对今后的应用提出了一些看法。     

自由转子偏角信号的四象限法读取

提出了一种陀螺仪自由转子偏角信号读取的方法，这种方法基于对反射光斑的四象限分割。与其它光电式读取方案相比，该方法减少了所需传感器的数量，通过一个极轴传感器就可以得到转子自转轴的偏角大小及方位信号，从而可以简化陀螺的结构，提高陀螺的可靠性。