基于矢量水听器的水下战武器二维弹道测量研究

 水下弹道测量是水下战武器试验的重要内容。本文基于矢量水听器测量水中目标航行噪声,利用矢量水听器测向原理,经过数字信号处理器对矢量信号进行分析处理,得出武器水下航行的二维弹道轨迹。介绍矢量水听器测量原理和矢量浮标阵纯方位定位原理。通过实验室消声水池测试对矢量水听器声压与振速相位差进行修正,利用湖上试验对矢量水听器的测向误差进行修正。采用DGPS水面定位与水下水声定位相结合的方法,研制了水下战武器二维弹道测量系统,介绍测量系统的3个主要组成部分及其主要功能,并在海上实际试验中验证了基于矢量水听器的水下武器弹道测量方法先进可行、实时性强、测量精度高、使用方便,可以满足实际使用要求。     

一种短波固定监测站测向误差修正方法

无线电测向是实现对无线电台站管理的必要基础,但测向结果受测向系统周边环境的影响较大。为了减小周边环境对测向系统性能的影响,提出了一种短波固定监测站测向误差修正的方法,即综合考虑周边环境的影响,通过实测数据建模,获得测向系统的示向度-误差曲线,建立测量示向度与误差修正量的一一对应关系,实现对测向结果的再修正,并对该方法进行了实验验证。结果表明,该方法只需进行简单的数据处理,无需对测向系统进行改动,即可提高短波固定监测站的测向精度。     

基于非线性滤波的捷联惯导系统罗经法对准改进算法

为提高捷联惯导系统初始对准的快速性和精确性,根据传统的平台惯导系统罗经法对准原理,提出包括水平对准和方位对准的捷联式罗经对准算法.给出了导航坐标系下加速度和角速率的修正值,经过姿态矩阵的转换对载体坐标系下的惯性测量组件输出值进行修正补偿.对不同初始姿态角误差和不同初始航向角的仿真表明,初始航向角的改变对系统影响较大,特别在大方位失准角情况下.采用UKF算法对非线性模型滤波的仿真结果显示,最大航向角误差从15′降至6′,证明将罗经法和UKF滤波方法相结合进行捷联系统初始对准是可行有效的.     

具有非线性修正特性的“JYJD”罗经机动误差数字仿真

舰船机动航行时罗经的指向误差是陀螺罗经的主要技术指标。“JYJD”电控罗经为了减小这一误差,在电磁摆中设置了限位器,这样就使陀螺罗经的修正特性呈非线性,因而机动时的干扰力矩是不连续的。以往对不连续干扰力矩作用下罗经的运动特性未见深入分析。本文在自行编制的一套仿真程序基础上,根据罗经的不同参数和机动航行条件,仿真出“JYJD”罗经的机动误差曲线,为设计“JYJD”罗经确定有关参数提供依据。数字仿真结果与“JYJD”罗经限位角40角分时机动航行实测结果相当接近,表明电磁摆取适当的限位角对减小“JYJD”罗经的机动误差很有好处。因此设计罗经时根据用户提出的机动航行条件,确定电磁摆限位角大小极为重要。     

罗经航向数字转换系统设计

船用仪器设备工作时需要获得罗经航向信号,某些设备在采用计算机进行解算和控制时输入的航向信息必须是数字量形式。罗经航向数字转换系统可将电罗经发送的航向模拟信号转换成数字信息,将航向和航向变化速率供给航向数据记录仪以及AIS船舶自动设备系统。罗经航向数字转换系统体积小,可安装在船舶的任意位置,同时能和主罗经通讯,并装有RS232和RS422及CAN接口,该方案对数字化罗经工程实现具有一定的参考价值。     

航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析

为了解决动基座条件下罗经回路方法误差较大的问题,通过捷联罗经的原理进行分析,使用梅森增益公式,对航行状态下罗经回路对准方法的误差进行了深入分析,采用"等效器件误差"的方法,将匀速状态下舰船的速度带来的影响等效成常值陀螺漂移和常值加速度计零偏,定量给出了纬度变化、匀速、条件下所引起的罗经回路对准方法的水平失准角和方位失准角稳态误差角的表达式,并通过了仿真验证,为将罗经回路对准法推广至动基座情况提供有力的支持。     

二维压差矢量传感器的误差补偿研究

由于压差矢量传感器的自身结构,导致在实际的工程应用中,由于基元通道不一致性影响了方位估计的精度,为了提高目标的方位估计的精度,需要对通道不一致性误差进行补偿。本文分析了二维矢量传感器产生的通道不一致性对目标方位估计的影响,并进行仿真,得出影响方位估计的主要因素,进而进行了补偿研究。     

基于双系统思想的船用捷联罗经系统算法

为了消除运动加速度对捷联罗经系统精度的影响,提出一种基于双系统并行计算思想的捷联罗经系统算法.由于捷联系统使用数学平台替代物理平台,在计算捷联罗经系统的同时并行计算另外一套捷联惯导系统.使用只含低频振荡误差的惯导速度与多普勒计程仪所提供的外速度信息进行一定的综合处理,即可去除多普勒计程仪(DVL)的高频速度误差.优化后的DVL速度即可差分计算出载体的运动加速度,消除运动加速度对罗经系统的影响.采用实际航行试验数据对该算法进行数据仿真,结果表明:提出的算法可以有效地提高捷联罗经系统的姿态精度.     

二维相位干涉仪在相干干扰下的测向误差模型

为了定量评估相干干扰对二维相位干涉仪测向误差的影响,在对二维相位干涉仪测向原理以及相干干扰源形成机理进行分析的基础上,给出两基线三元天线阵各阵元接收信源与干扰源和信号的表达式,然后根据此表达式推导各阵元接收和信号的相位差,并建立二维相位干涉仪在相干干扰下测向误差的数学模型,最后对此模型进行仿真实验。研究结果表明:二维相位干涉仪测向系统的测向误差与干扰源信号和信源信号的来波方向、相位差以及两信号的幅度之比有关,且该模型的测向误差变化趋势与矢量合成原理相符,具有有效性。另外,二维相位干涉仪的测向误差会随着两信号俯仰角的同时增大而减小,而两信号方位角的同时变化对测向误差几乎无影响。     

移动式矿井三维信息采集系统

为了采集矿井的三维信息,通过磁通方位传感器利用地磁场矢量确定方位信息;通过加速度传感器利用重力加速度确定矿井的倾斜角度;通过车轮转速脉冲确定移动距离;以嵌入式计算机为核心,由大容量存储器和LCD显示器等为主要单元组成了移动式矿井三维信息采集系统.移动式矿井三维信息采集系统能够对矿井各个点进行定位,将采集到的数据输入电脑后可以对矿井进行数学建模.     

具有误差修正和智能接口的DSP测试系统研究

为了解决在测试系统申由于传感器动态特性引起测试数据失真的问题,提出了一种集数据采集、误差修正、数据存储于一体的智能测试方案。介绍了基于白适应神经网络的传感器动态补偿算法。阐述了测试系统的软、硬件实现方案,即以TMS320砣812DDSP为核心控制单元,采用高速模数转换器采集数据,通过动态补偿算法处理数据,采用外扩存储器技术存储数据,通过USB接口读取数据。为验证测试系统的实时修正能力研制了传感器模拟器并运用本系统对其输出的数据进行了采集,调试结果表明,本系统能够准确地采集存储数据同时还能够修正由传感器模拟器引起的动态误差。     

磁罗经数字转换器的设计

磁罗经作为低价而性能稳定的船用设备得到了大多数船只的配置应用,由于磁罗经通常安装在船头露天的地方,在使用时不太方便。磁罗经数字转换器使用固态磁阻传感器将磁罗经的磁针方位角转换成数字量的角度信号,利用单片机处理并传送到雷达或电子海图仪等设备上,从而实现航向角等航行信息的综合集中显示。磁罗经数字转换器可提供分辨率小于1°的航向角,不但可用在船上作为航行信息集中显示的辅助产品,也可以单独作为数字式电子指南针使用。     

基于逐点交汇的双星无源定位方法及误差分析

为了利用双星自身运行轨迹及对空间飞行器的观测数据实现对目标的准确定位,建立基于测向公垂线中点的两站侧向交叉定位模型,逐点交汇定位求解目标运行轨迹,然后对误差偏移量进行分析,发现选取测向公垂线中点作为观测目标位置的偏移量不稳定,不符合系统误差稳定性的要求。基于此,将各观测线的公垂线集合所组成的曲面近似展成平面矩形,化空间曲线轨道为平面直线,重新建立逐点定位模型,并进行误差的评估;修正数据后重新定位精度明显提高。     

状态自动切换法减小电控陀螺罗经机动误差的研究

陀螺罗经的机动误差是罗经的一项主要指标,减少机动误差是罗经技术的一个重要方面.本文以JYJD 型陀螺罗经为分析对象,在理论分析和系统仿真的基础上,提出了一套切实可行的通过辨识舰船运动状态实现电控罗经工作状态的自动切换以减小其机动误差的方法,实践表明,该法简便易行,对减小电控罗经的机动误差效果显著.     

传感器动态误差修正方法探讨

该文介绍了频域动态修正方法的原理及存在问题,采用在传感器之后增加一动态补偿环节来改善传感器之性能,探讨了补偿环节频率响应函数的求取方法,讨论了动态补偿数字滤波器的设计方法及传感器存在动态误差的判据,通过典型传感器的动标数据,用基于沃尔什函数的最小二乘建模方法获取该传感器之传递函数,设计了相应的动态补偿数字滤波器,并进行了计算机仿真计算。     

PL—1G平台罗经的轴角—数字转换

平台罗经系统是现代舰船必不可少的高精度导舰设备.在这种设备中计算机系统起着重要作用,而平台罗经的轴角数字转换又是实现计算机控制与管理的重要桥梁.本文重点介绍了PL—IG平台罗经系统中的轴角一数字转换的硬件电路软件编程方法.     

阵列天线阵元位置误差的校正算法

天线阵元位置误差会对接收信号相位有很大的影响。接收信号相位误差会使高精度的信号波达方向估计性能恶化甚至失效,因此在实际系统中对阵元位置误差进行校正是非常有必要的。该文提出了一种基于多重信号分类算法的不需已知准确信号源方位的校正算法。该算法适用于任何形式的阵列,稳健性较好。实验仿真分析证实了该算法的有效性,并根据实际测向系统取得的数据对系统的天线位置进行了校正,实验取得较好的结果。     

阵列幅相误差背景下MUSIC算法的DSP实现

针对空间谱估计算法在实际应用中的误差问题,讨论了在存在阵列幅相误差背景下,多重信号分类法(MUSIC：MUltiple SIgnal Classification)测向算法在DSP(Digital Signal Processor)上实现的一种方法。通过设置方位精确的辅助阵元对幅相误差进行校正,辅助阵元的方位信息为误差参数的计算提供了必要的信息量,然后利用MUSIC算法进行波达方向估计,同时利用TI公司高速DSP芯片(TMS320C6713)实现了在阵列幅相误差背景下的MUSIC测向方法。仿真结果证明了该方法的有效性。     

用线性加速度计测量定轴回转系统状态的理论研究

为了克服定轴回转系统状态测量方案需要传感器种类多、数据处理复杂等缺陷,研究了微型双轴线性加速度计测量系统状态的方案.通过建立单片双轴微型线性加速度计在安装角度有误差、敏感轴非严格正交情况下的测量方程,给出了利用高精度角度传感器测量数据对测量方程中参数进行辨识的方法,从而导出了由两个线性加速度计的测量数据解算系统状态的计算公式.推导过程表明,传感器的固有误差和安装误差可以用高精度角度传感器的测量数据修正,系统的状态可以由两个双轴微型线性加速度计的测量数据解算得到.与传统方法相比,该方法具有传感器种类少、成本低、实时性好的优点.     

垂直环变形对陀螺罗经精度的影响

根据垂直环变形的分析计算,随动系统失配撞击力是造成垂直环变形的主要原因。通过分析某型陀螺罗经的随动系统失配情况,研究了垂直环的受力,计算了垂直环的变形,讨论了垂直环变形对陀螺罗经精度的影响,并得出结论:水平失配比方位失配对罗经精度影响更大,铝环与镁环此,铝环能使陀螺漂移减小;采用富于弹性的止档销可大大减小垂直环变形,这对提高陀螺罗经性能十分有益。