近似非线性滤波在陀螺漂移误差模型辨识中的应用

提出了应用近似非线性滤波技术，辨识陀螺漂移误差模型的方法。这一方法可以由伺服法测试数据中分离出陀螺漂移误差曲线，并通过粗精两种估计，能精确地辨识出陀螺误差模型。对静电陀螺仪实验数据分析结果表明，文中提出的方法完全能满足高精度陀螺仪漂移误差模型的建模要求。     

静电陀螺仪转子的变形与长球面转子的设计原理

一、引言静电陀螺仪是一种新型陀螺仪,它的转子支承于静电场内,这样从根本上消除一般机械支承所具有的摩擦力矩及机械磨损等问题,因此这种新型陀螺仪受到了人们的注意。静电陀螺仪的转子是一个球形薄壳,它在高真空球腔内转动。在设计静电陀螺仪转子     

空间稳定惯性导航系统中陀螺仪漂移模型系数的辨识

陀螺仪的漂移误差是空间稳定惯性导航系统的主要误差源,对漂移模型系数的准确辨识是保证系统实现长时间、高精度自主导航的关键．独立标定陀螺仪的数据无法全面反映陀螺仪在系统中的特性,必须在系统中实现对陀螺仪漂移模型系数的辨识,为此,分析了系统稳定平台坐标系随动于陀螺坐标系的运动过程,推导出稳定平台的运动微分方程,建立了以陀螺仪漂移模型系数为状态变量的系统方程；以平台上加速度计的输出为观测量,采用扩展卡尔曼滤波器对陀螺仪漂移系数进行估计．仿真实验结果表明,新的陀螺仪漂移系数辨识方法是有效的和准确的．     

二自由度液浮陀螺弹性变形漂移力矩的试验和分析

陀螺是惯性导航系统的主要元件。它的漂移误差直接影响整个系统的精度。陀螺在加速度作用下的弹性变形,是产生漂移误差的主要因素。作为漂移测试的一种方法,一般只对陀螺作主轴的极轴翻滚,因而只能测定弹性变形漂移力矩中的一部分。本文提出的方法,是对陀螺进行两条轴的极轴翻滚试验,从而可以确定全部的弹性变形力矩。文章给出了试验力矩方程式的推导,并根据实验所得数据,对减少弹性变形力矩的问题进行了分析。     

静电陀螺寻北仪的力学原理

静电陀螺仪是当今世界上精度最高的陀螺仪,研制静电陀螺寻北仪是为了寻求高精度的方位测量仪器。采用静电陀螺仪组成寻北仪可采用以下两种方式：力反馈方式和自由陀螺方式。前者水平方向包含两个力反馈回路,通过测量反馈回路电流得出方位角。后者陀螺自由转动数分钟,通过测量静电陀螺水平轴偏角得出方位角。该文讨论了力反馈方式和自由陀螺方式静电陀螺寻北仪力学原理,其中包括两种方式下坐标变换及获得方位角的算法推导,并得出结论。     

自适应格型算法对动调陀螺仪随机漂移的建模

针对动力调谐陀螺仪启动过程中随机漂移模型参数的缓慢变化及逐次启动漂移模型系数的不同，提出了一种利用递归最小平方格型（LSL）算法对动力调谐陀螺仪随机漂移模型系数进行自适应估计的方法。格型相同节级联的特殊结构决定了LSL算法在自回归（AR）模型阶数增加时不必改变算法结构。使得该算法可以在线进行，并且收敛非常迅速，可以针对动力调谐陀螺仪不同次启动快速建立该次启动的随机漂移模型。通过对动力调谐陀螺仪启动1min后的4组实测漂移数据处理及模型检验，证明了该方法的有效性。     

陀螺随机漂移的神经网络预报方法研究

针对惯性导航系统中陀螺仪的漂移特性,在时间序列分析及神经网络理论的基础上提出了一种时间序列神经网络结构,并采用此种网络模型对某捷联惯导系统中所用的陀螺仪漂移数据进行了预报。预测结果表明,这种预测方法对于陀螺漂移建模及预报是可行的。     

基于复合卡尔曼的低成本手机陀螺仪降噪研究

在利用智能手机中的低成本MEMS传感器进行定位时,由于陀螺仪和加速度计输出的原始数据存在较大误差,难以获得较为准确的姿态角信息。其中利用陀螺仪数据进行积分运算后造成的漂移误差尤为严重。针对这个问题,将陀螺仪和加速度计的数据进行信息融合,使用复合卡尔曼滤波法来降低陀螺仪积分漂移误差。静态和摇摆实验表明基于复合卡尔曼滤波的降噪方法可有效提高姿态角测量精度。     

扇形梳齿驱动式微机械隧道陀螺仪的初步研究

设计了一种扇形梳齿驱动式隧道陀螺仪,意在取代现有的平板驱动方式,以此来提高陀螺仪的灵敏度.从扇形梳齿驱动的工作原理出发,推导了该型陀螺仪的运动方程,分析了结构参数与其灵敏度的内在联系.在此基础上,对陀螺仪设计中与陀螺仪性能相关的机械耦合、静电驱动频率和敏感方向刚度等问题进行了有益的探讨,揭示了静电驱动频率的选择与敏感方向品质因子和驱动方向品质因子大小之间的内在联系,为陀螺仪的尺寸优化设计奠定了理论基础.     

惯导系统初始对准时一种陀螺仪测漂方案

对于长时间运行的惯导系统，陀螺仪的漂移是最主要的误差源，陀螺仪漂移中，一部分是确定性和可预测的，这部分漂移在惯导系统出厂前可以进行标定并补偿，另一部分是随机的，其数学模型有关文献已有详细的讨论。本文要研究平台惯导系统螺仪漂移，在初始对准时一种测定方案及具体数学关系的推导。     

基于惯性测量单元旋转的陀螺漂移估计和补偿方法

陀螺仪的漂移误差是影响惯性导航系统的姿态测量精度的重要因素。常用的陀螺漂移估计及航向角误差修正方法需要用磁强计或GPS等外部传感器的辅助数据来实现,存在室内、磁干扰等环境下应用受限的问题。对此该文提出了惯性测量单元旋转的改进方法。该方法在测量过程中对陀螺仪施加独立于物体运动的特定旋转,通过旋转前后不同姿态下陀螺仪和加速度计输出的倾角数值,得到惯性测量单元漂移估计。实验表明,该估计算法可有效地提高航向角的测量精度。     

小型静电陀螺仪静电场附加干扰力矩分析

推导了采用装配式电极结构的小型静电陀螺仪电极误差产生的静电场附加干扰力矩计算公式。分析了电极的面积误差、非球形误差、装配误差对附加干扰力矩的影响,指出了减小该干扰力矩的途径,其结果对小型静电陀螺仪的设计与研制具有参考价值。     

光纤陀螺仪测试研究

论述了光纤陀螺仪测试系统的组成。对光纤陀螺仪的偏值稳定性、输入轴失准角和随机游走系数等进行了测试和分析，对陀螺仪随机漂移模型进行了辨识，分析了转台误差对陀螺仪输入轴失准角测试精度的影响．所得结论为陀螺仪生产工艺的改进、陀螺仪应用中的误差建模和补偿提供了理论依据     

基于小波模糊神经网络的陀螺仪故障诊断技术

为了提高陀螺仪故障检测灵敏度，分析了陀螺漂移特性，指出随机漂移是影响陀螺仪精度的主要漂移误差，也是影响性能可靠性的主要因素．针对此，提出了一种小波模糊神经网络故障诊断模型．此模型运用串联方式将小波分析、模糊逻辑和神经网络融合在一起，充分发挥它们各自的优点，并对陀螺仪实测数据仿真．仿真结果表明，采用小波分析提取陀螺的常值漂移，简单有效；运用神经网络对陀螺的误差和故障建模，使故障诊断具有自适应、自学习的能力，并互增强了故障诊断的容错能力；将模糊逻辑用于判决中，使判决结果更加可靠．     

基于改进灰色模型的MEMS陀螺仪零偏温度补偿

微机电系统(micro-electro mechanical system,MEMS)陀螺仪的零点漂移是影响陀螺仪测量精度的主要因素.针对MEMS陀螺仪零点漂移随温度变化的非线性问题,以MEMS惯性传感器为试验对象,采用小波变换对MEMS陀螺静态实验零偏数据进行滤波,结合改进灰色预测模型估计零偏随温度变化趋势,获得基于小波变换和改进灰色预测的温度补偿模型.与常规补偿模型算法比较表明,基于小波变换和改进灰色预测的温度补偿模型均方根误差和平均绝对误差更小,MEMS陀螺仪零点漂移的均方根误差和平均绝对误差分别减少到0.025 0和0.018 0,验证了该补偿模型的可行性,对提高陀螺测量精度具有较好的理论意义和工程应用价值.     

300 mm折射望远镜跟踪精度和极轴指向的实测研究

利用广东省高校天文观测与技术重点实验室的300 mm折射望远镜,作者分别对亮星轩辕十四和天狼星进行了长时间的跟踪观测,通过CCD采集图像数据并进行数据分析,得到了该望远镜的跟踪精度和极轴指向.结果显示,2013年该望远镜极轴指向和2010年的指向有明显变化,但仍保持着较高的跟踪精度,平均每分钟星象漂移量略小于0.4”.文章的方法可用于望远镜极轴的校准.     

在自由陀螺的运动中卡尔当环的惯性积所起的作用

如果陀螺仪的内环或外环没有经过动平衡,就不能认为它们的惯性积等于零。本文讨论了当考虑这些惯性积时,由冲击及由转子动不平衡所引起的自由陀螺仪的章劫振劫,以及因这些章动而产生的漂移。结果表明,在基座不动的情况下,内环的惯性积对漂移有和惯性矩同样重要的影响。     

垂直陀螺180°回转伺服变结构PID控制

为减小垂直陀螺仪的漂移,提高平台罗经系统精度,设计了垂直陀螺180°回转伺服控制系统,采用变结构PID校正网络和角速度数字控制器,实现垂直陀螺仪精确角位置伺服控制和接近匀速的回转．实验结果表明,采用变结构比例、积分、微分(PID)控制方法,可以使旋转机构在0°和180°位置精确定位,有效减小陀螺仪漂移．在对系统动态性能要求不高的情况下,该方案能将稳态绝对误差控制在30″以内,满足设计精度要求．     

陀螺角速度漂移数学模型识别

由于陀螺角速度漂移是长时间工作的惯性导航系统的主要误差源,因此,为了对长时间工作的惯性导航系统进行最佳设计,建立陀螺角速度漂移的数学模型是必要的。本文从认为陀螺角速度漂移是由白噪声通过线性系统形成的观点出发,采用《时间序列分析》的方法,通过模型识别、参数估计和检验等步骤,对某个三自由度陀螺仪以等时间间隔所测得的沿方位和水平方向的角速度漂移各631个数据,进行了数学分析,并分别建立了数学模型。分析结果表明:此陀螺角速度漂移是由平稳随机过程和非平稳的随机游动及滑落所组成。这个结果对于评定陀螺仪的性能和质量是有用的。但是为了真正满足惯性导航系统最佳设计的需要,要求建立长时间的陀螺角速度漂移的数学模型,为此,就需要对批量生产的陀螺仪进行长时间漂移的抽样测试,获得分析所需的样本数据。另外,如果有需要,还得把离散型的差分方程化为所需的连续型微分方程型。本文所采用的方法对相当广泛的一类工程问题也是适用的。     

方位保持仪姿态误差补偿技术

给出了陆用惯性导航系统方位保持仪的误差补偿方法.在方位保持仪纵轴和横轴方向安装2个互相垂直的加速度计,测量载体的俯仰角和横滚角,采用多组坐标变换将姿态角、地球自转角速度和重力分别投影到陀螺坐标系,结合动力调谐陀螺仪漂移与重力相关的特性,分析了与重力一次项相关的漂移分量,分别从支架误差、地球自转分量和陀螺仪与重力相关漂移3个方面对方位保持仪进行误差补偿.实验结果表明,采用上述方法进行误差补偿的方位保持仪,漂移小于0.06°/h.