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．     

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。     

基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法

针对实验室中波浪参数的测量,研究了惯性传感器加速度计和陀螺仪的性能,提出一种基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法。利用惯性导航系统中的坐标系转换、信号的数值积分以及趋势项处理等算法,对惯性传感器获取的加速度信号进行处理得到垂向位移,从而计算出波高值,并对比分析了高通滤波算法和滑动平均算法对趋势项的消除效果。试验结果表明,利用惯性传感器加速度计和陀螺仪的测量方法获得地理坐标系下的垂向位移曲线,与波高传感器的实测曲线吻合较好,且滑动平均算法对趋势项的消除效果更好。所以,基于加速度计和陀螺仪的波浪测量方法可满足于实验室的波浪测量。     

浅析煤矿测量中测绘新技术的应用

随着科技的发展,人们的生活水平和质量也在不断提升,其对煤矿测绘技术的要求也越来越高,传统的测绘技术已经无法满足煤矿测量的需求。因此,煤矿测量中测绘技术就必须发现和使用新技术。该文介绍了煤矿测试中的新技术以及新技术在煤矿测量中的运用情况。     

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。     

现代测绘仪器在中小煤矿测量中的应用

以石泉煤矿为例,简述了GPS及全站仪在中小煤矿测量中的应用,分析了其测量精度。     

MEMS陀螺仪的一种新颖高精度标定算法研究

为了提高微机电系统(microelectro mechanical systems,MEMS)陀螺仪的测量精度,分析了MEMS陀螺仪的静态误差,建立了MEMS陀螺仪的输出模型和标定原理,提出了一种新颖的加权递推最小二乘标定算法,该算法可对MEMS陀螺仪进行高精度的标定,并对低精度MEMS陀螺仪给出了有效自适应滤波处理方法?通过大量实验数据分析表明,利用提出的标定算法,误差补偿后的MEMS陀螺仪性能得到了显著的提高?     

一种实时移除MEMS陀螺仪噪声的精准航姿技术

MEMS-IMU包括三轴陀螺仪和三轴加速度计，陀螺仪的噪声导致MEMS-IMU的航姿不精确，并由此导致外部加速度呈现较大的误差。针对该问题，提出一种实时移除陀螺仪噪声的技术：方向余弦矩阵的第3列和陀螺仪的偏置同时设为状态向量，用于在线获取陀螺仪的噪声；加速度计的外部加速度和测量噪声均被设为测量余量，以便于在任意运动轨迹时能测量重力向量。陀螺仪和加速度计的测量结果通过卡尔曼滤波器融合，前者估算状态向量，后者校准状态向量的误差。通过比较MEMS-IMU在任意伪静态时的航姿和外部加速度验证本技术的可行性，实验结果表明俯仰角、横滚角、航向角和外部加速度的最大误差分别为0.5°、0.2°、2°和0.2 m/s²，该结果远好于仅用陀螺仪的航姿误差和外部加速度误差。     

MEMS陀螺仪随机误差在线建模与滤波研究

针对普通微电子机械系统(micro-electro-mechanical system, MEMS)陀螺仪随机误差较大、零偏性影响在线建模的问题,提出对MEMS陀螺仪随机误差在线建模、实时滤波以提高MEMS陀螺仪在工程应用中的精度。首先,对陀螺仪采样数据进行分析处理,使其满足时间序列建模的要求。为避免数据离线零均值处理,实现在线建模,直接将数据中陀螺仪零偏引起的常值分量带入模型,建立具有常数项的时间序列模型,并通过递推最小二乘法得到模型参数的最优估计;然后,利用时域上状态空间方法设计增广状态Kalman滤波器,实时修正MEMS陀螺仪随机误差。研究表明方法有效,MEMS陀螺仪精度进一步提高,研究能为后续惯性测量运算提供可靠的数据支持。     

安装误差和动不平衡对旋转导弹惯性器件输出的影响及补偿

为了提高旋转导弹惯性器件的测量精度.建立了弹体坐标系和动平衡坐标系并给出其转换关系;给出了陀螺仪坐标系、加速度计坐标系分别与弹体坐标系之间的转换关系.推导了安装误差和弹体动不平衡引起的陀螺仪和加速度计的测量误差模型,并进行了仿真.结果表明,利用直接补偿和高通滤波补偿方法实现了对陀螺仪和加速度计测量结果的补偿,仿真结果验证了补偿方法的可行性.     

基于小波去噪的MEMS陀螺仪随机误差校准算法

微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺仪具有体积小、成本低、功耗低等特点,在微姿态测量系统中应用极其广泛。由于在制作工艺、材料等方面会引入额外的随机噪声,且瞬态电压的不稳定也会造成MEMS陀螺仪在上电阶段产生随机波动误差,严重影响微姿态测量系统的启动时间和测量精度。因此,基于多分辨分析特性的小波变换分析技术,提出了一种改进的小波去噪算法,通过对MEMS陀螺仪的数据进行3层小波分解,剔除高频分量和电压不稳定产生的突变信号,并对低频分量进行重构,最终得到校准以后的陀螺仪数据,实现陀螺仪随机误差的快速校准。实验验证结果表明,通过3层小波分解后,随机误差均值小于0.05 °/s,系统启动时间小于0.1 s,具有较好的噪声抑制和迅速启动能力。     

用速度陀螺仪测武器的振动角速度

速度陀螺仪做为控制系统的感受环节,用得是很广泛的,但做为武器测试系统的一种传感元件用来测量武器的振动角速度,目前在国内尚处于尝试阶段。 影响弹丸起始扰动的主要因素之一是武器的角振动。为了测得武器在射击过程中的振动角速度,我们选用了国产的一种半液浮速度陀螺仪做为传感器,自装了一套所需的测试线     

浅析GPS技术在煤矿测量中的应用

伴随科技的迅速发展,卫星定位导航系统(GPS技术)不断推陈出新。GPS技术凭借自身精度高、实时迅速、无需通视等特征,在诸多领域得到广泛推广,在煤矿测量中也不例外。煤矿测量工作贯穿于煤矿开采生产全面环节,煤矿生产开采可安全有序运行与否受煤矿测量精确度高低很大程度影响,过去传统技术已然无法满足现代煤矿事业发展需求,因此迫切需要对煤矿测量技术开展创新。文章通过介绍GPS技术概述,对GPS技术在煤矿测量中的应用、GPS技术在煤矿测量中的发展前景展开探讨,旨在为如何促进煤矿事业有序健康发展研究适用提供一些思路。     

陀螺仪的线振动对其精度的影响

为了探索陀螺仪转速和精度之间的关系,本文提供了一个处于振动中的非绝对刚性陀螺仪工作时的数学模型。计算结果和试验表明:在这种情况下陀螺仪有一个使其精度最高的适中转速。本文为陀螺仪工作转速的选择和陀螺仪补偿系统的设计提供了参考依据。     

浅论煤矿测量发展与3S技术

3S技术对于煤矿测量工作,其重要性不言而喻。GIS技术在多源数据找矿模型与三维煤矿模型建设方面,GPS技术在矿区地面控制测量、碎部测量方面以及RS在煤矿生态环境监测方面等无不发挥着十分重要的作用。而3S集成技术则实现了这三种技术的两两兼容,其在煤矿测量中的应用前景必将更加广阔。     

大型测地激光陀螺仪研究综述

以大型测地型激光陀螺仪为研究对象,对近几年的相关研究进展进行了总结.首先阐述大型激光陀螺仪原理及其在测地学、旋转地震学、基础物理等领域的相关应用;然后根据运转机制的不同,介绍主动和被动激光陀螺仪的工作原理,并分析国内外大型主、被动激光陀螺仪的研究现状;最后从高Q值环形腔、超稳参考光源、陀螺仪闭环锁定、环形腔腔长稳定控制等方面详细介绍面向精密重力测量国家重大科技基础设施(PGMF)建设的大型被动激光陀螺仪的研究进展,同时指出该系统目前的受限因素及未来大型激光陀螺仪的研究方向.     

陀螺定向在矿区控制测量中的应用

陀螺经纬仪定向已广泛用于矿井定向和某些地下工程的定向测量,与传统的几何定向比较,节约人力、物力和时间,受到了广大矿山测量工作者的欢迎。随着电子科学的发展,陀螺仪定向精度不断的提高,仪器重量逐渐减轻,人们将更充分地利用陀螺仪定向特点,广泛应用于大型河道勘测、铁路选线以及矿区地面控制测量等各种工程建设,对其定向精度分析与平差方法将逐渐被提到研究日程上来。本文仅就陀螺仪用于矿区地面控制测量方面作初步探讨。     

某煤矿风井与主副井贯通工程联系测量方法

某煤矿是设计能力500万吨/a的特大型现代化新型矿井,矿井由两条斜井与风井组成,目前风井已经到底,地面近井点已经埋设完成.为了保证井上、下采用统一的平面坐标系统和高程系统,风井与主、副井贯通工程和井巷延伸工程的精度,于2009年5月初对该矿进行了联系测量,本次测量工作包括平面联系测量和高程联系测量.     

GPS-RTK在山区煤矿测绘与测设中的应用评价

GPS测量技术随着我国经济的快速发展也越来越广泛的应用在矿业、土地调查等诸多领域。GPS-RTK是近年来新兴的一种主要应用于山区煤矿的测量技术,它具有实时动态监测功能,是当今世界上比较先进的矿区测量技术,它的出现,使测量的精确度和准确率得到了很大的提高,节省了大量的人力、物力和财力,同时也使测量效率得到了很大提升。该文主要对GPS-RTK技术在山区煤矿测绘与测设中的应用效果及情况进行了分析,对其在煤矿地表移动观测站放样工作中的优势进行评价,从而使GPS-RTK实时动态测量技术更好的应用于山区煤矿测量中。     

Allan方差方法分析环形激光陀螺仪噪声的性能评估

为验证Allan方差方法用于不同状态下不同类型陀螺仪噪声分析的适用性,该文系统总结了Allan方差方法用于分析室温(～25℃)下静态环形激光陀螺仪噪声的方法,对该陀螺仪常见的5个主要噪声项以外的其他噪声项作了补充说明。对中国自主生产的某型号环形激光陀螺仪和目前使用较广泛的MPU 9250微系统惯性测量单元中的陀螺仪分别进行静态和动态下的多次实验与对比分析,结果表明:在对陀螺仪噪声特性充分了解的前提下,Allan方差方法可以对静态下不同类型陀螺仪的若干主要噪声项进行建模与概算,以满足全球导航卫星系统/惯性导航系统(GNSS/INS)的组合系统中Kalman滤波器参数设置的需要。若干实验分析结论对《IEEE单轴干涉式光纤陀螺仪试验程序和格式指南的标准规范》中经典Allan方差方法作了补充解释。通过对比Allan方差及相关常用数据分析方法,概述了其一般适用性。Allan方差方法可以为改进精密仪器的设计与制造、提高惯性产品实际使用精度等提供依据。