弹目相对方位的图像与陀螺组合测量方法

针对现有修正弹药中弹目相对方位探测精度较低的不足,该文结合图像敏感器（CCD）和微机电陀螺（MEMS）的特点,设计了利用CCD与MEMS陀螺组合测量弹目相对方位的方法。该方法以弹丸姿态运动方程为基础,根据弹丸全弹道下CCD的成像轨迹和MEMS陀螺测得的弹丸姿态角,计算得到了弹目相对方位参数。计算机仿真和转台试验结果表明,该方法能够较准确地测量弹丸与目标的相对方位,精度可达±0．4°。     

基于微机电系统CAD研究分析

微机电系统（MEMS）的计算机辅助设计（CAD）是MEMS实现商品化的重要基础,CAD技术在MEMS研究过程中具有非常重要的作用．本文概述了微机电系统CAD的研究进展,并介绍了国外在该领域的研究工作．重点研究了微机电系统中的耦合场分析和宏模型与系统级模拟等关键技术问题,针对其与传统机电系统的不同,总结了微机电系统CAD的特点,并据此提出了微机电系统的设计原则．以便能提高微型机电系统的设计质量,缩短研制周期,使之及早走向工业化．     

基于磁强计和MEMS陀螺的弹箭姿态探测系统

为解决弹道修正弹箭中捷联式姿态测量系统误差随时间不断积累的问题,设计了一种由二轴磁强计和MEMS陀螺构建的低成本弹体姿态磁-惯性测量系统,利用磁强计测量的地磁信息修正MEMS陀螺解算的姿态角误差. 在此基础上,提出了将两轴地磁信号解算滚转角融入陀螺解算的姿态优化算法,研制的原理样机在二轴转台上进行了测试. 有限的试验表明:在一定条件下,该测量系统可有效抑制陀螺漂移引起的姿态误差,能可靠地用于弹道修正弹箭的姿态测量.      

基于模糊神经网络的MEMS陀螺温度漂移建模

微机电系统(MEMS)陀螺的温度漂移呈现复杂的非线性特性,常规的方法无法对其建模.本文提出了一种基于模糊神经网络(ANFIS)的陀螺温度漂移建模的方法,ANFIS具有良好的逼近非线性函数的能力,适合于非线性系统的建模.通过ANFIS对MEMS陀螺的温度漂移进行建模,经实测数据验证,该方法具有较好的效果.通过该模型的温度补偿算法,使MEMS陀螺的定位精度提高了20倍.     

一种肩扛式火箭弹GNC系统的设计、研制与实验研究

现代高技术战争迫切需求将常规武器进行制导化改造。为此设计并研制了一种基于MIMU（微惯性测量单元）,适用于单兵肩扛式火箭弹的低成本GNC（导航制导与控制）系统。从分析支架的结构强度和固有频率入手,改善MIMU在冲击和振动下的性能;针对肩扛弹发射准备时间短的要求,设计了快速初始对准和目标瞄准的方法;根据肩扛弹的特点设计了捷联导航解算和制导、控制的方法;并详细地介绍了控制系统校正的过程。最终通过实验表明本系统满足了设计要求。     

光纤SINS/GPS组合导航系统分析

为提高光纤陀螺捷联惯导系统的精度,以光纤陀螺捷联惯导系统与全球定位系统（GPS Globle Position System）为研究对象,采用联邦卡尔曼滤波算法,构成了SINS/GPS(Strap-down Inertial Navigation Systerm/ Globle PositionSystem)组合导航系统。仿真结果表明,该算法能及时修正子滤波器的偏差,大大降低子滤波器的模型误差,进而提高整个滤波器的精度,并有效克服了滤波发散现象。     

硅MEMS陀螺教学实验平台搭建

基于硅MEMS陀螺体积小，工作原理较抽象，课堂教学接受比较困难的问题，搭建了一种硅MEMS（ Micro electro-mechanical System）陀螺教学实验平台。该实验平台主要由高精度转台、MEMS陀螺芯片、A／D转换电路、单片机数据采集及处理电路、液晶显示装置等组成。通过高精度转台等标准标定装置，对实验平台的性能进行了评价。结果表明：系统性能良好，能够满足实验要求。     

MEMS系统级仿真建模理论与方法的研究

实现集设计、加工及运行等整个过程的计算机仿真为一体的微机电系统的计算机辅助设计是微机电系统真正走向商品化的重要基础。系统级仿真是MEMS CAD最为关键的重要环节。概括了MEMS CAD的体系结构;着重介绍了适合于MEMS系统级仿真的两个基本模型的基本思想、构造方法。提出用加权残值法（MWR）建立MEMS系统级仿真模型;论述MEMS系统级仿真的MWR建模原理与方法。提出运用演化算法进行自动化、智能化建模的基本思想。     

表面微加工MEMS三维模型的局部变动

现有的微机电系统（MEMS）设计中缺乏面向优化的MEMS器件变动方法。针对表面微加工MEMS,在可制造性分析的基础上提出了表面微加工MEMS三维模型的局部变动方法。该方法首先在表面微加工MEMS三维模型上选定设计关注面,设计人员对所选定的设计关注面进行变动操作;变动设计后根据变动类型基于可制造性分析自动映射和传播变动到...     

火箭弹引信MEMS后坐保险机构

针对现有小口径弹药引信MEMS后坐保险机构只能在高发射过载下解除保险,在火箭弹引信上使用受限制,提出了一种能够在低发射过载下作用的MEMS后坐保险机构。该后坐保险机构结构参数与小口径榴弹引信后坐保险机构的最大区别在于Z型齿齿数和弹簧刚度。仿真结果表明,该后坐保险机构能够保证火箭弹引信在勤务处理过程中遇到意外跌落时的安全,并能在火箭弹引信所受低过载的发射环境力作用下可靠解除保险。     

激光捷联惯导系统中转位系统的设计与实现

研究激光捷联惯导系统中的转位控制技术。采用捷联惯导系统本身的ＲＬＧ实现转位系统的闭环数字控制,给出了转位伺服系统的结构组成以及数字控制器的设计方法和设计过程,给出了数字控制器的计算机实现方法和软件流程。仿真及调试结果表明,所设计的转位伺服系统满足捷联惯导系统的要求,既保证了转动的平稳性,克服了到位撞击问题,又不增大体积,增加成本。     

基于陀螺仪误差后验补偿的捷联惯导圆锥效应补偿算法

捷联惯导圆锥效应补偿计算通常基于输出补偿后的陀螺仪角增量,陀螺仪误差补偿速率必须与陀螺仪输出的采样速率相同,相应地增加了导航计算机的吞吐量,为此提出了一种后验补偿方法.首先利用未进行误差补偿的陀螺仪角增量输出计算圆锥补偿项,然后在姿态更新中对由于陀螺仪误差未补偿造成的圆锥补偿误差进行补偿.仿真实验证明,在相同圆锥效应补偿更新速率下,后验补偿算法计算的圆锥效应补偿精度与先验算法相当,但计算量显著降低.     

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.     

MEMS惯性器件误差系数的Allan方差分析方法

全球卫星导航系统和惯性导航系统（GNSS/INS）组成的组合导航系统已经在很多应用场景下发挥了巨大的作用,随着组合导航系统的发展,低成本INS也得到了广泛的应用,微机电系统（MEMS）惯性器件在组合导航系统的应用当中也日益受到重视,MEMS惯性器件体积小,功耗低,便于低成本系统的实现.但是MEMS惯性器件的误差较大,为了对其误差项进行分析和识别,可以使用Allan方差方法对惯性器件长时间测量数据进行处理.本文分析了MEMS惯性器件具有的典型误差项,介绍了Allan方差分析方法的原理和实现方法,利用该方法可以对MEMS惯性器件的各个误差项进行辨识.通过对一种商用级MEMS陀螺仪和加速度长时间实测得到的数据进行处理和分析,验证了Allan方差分析方法应用于误差项辨识的可行性,并给出了该MEMS惯性器件的各个误差项识别结果.使用Allan方差方法得到的误差项系数可以直接应用于惯性器件误差建模,对于GNSS/INS组合导航系统的实现和改进有重要意义.     

陆地车辆GNSS/MEMS惯性组合导航机体系约束算法研究

针对陆地车辆导航应用,基于速度特性建立了机体系约束用以提高卫星导航系统(GNSS)/微硅机械(MEMS)惯性组合导航系统的性能. 该约束将与车体运动方向相垂直的平面上的线速度近似为0,从而增加了组合系统的扩展卡尔曼滤波时间上连续的两维虚拟观测量,卫星信号失效时可保持滤波器的量测更新,当无外部观测量且车辆处于动态情况下,滤波可持续估计与反馈. 车载实验表明,组合系统在卫星信号失效30 s时,采用该算法可以将系统的定位精度提高约75%,姿态精度及速度精度也有相应的提高.      

车载激光捷联惯导系统的快速初始对准及误差分析

研究车载激光陀螺捷联惯导系统的快速初始对准技术,采用双位置对准的技术方案,给出了双位置初始对准的基本原理及软件流程,对对准精度 实际测试,并对影响对准精度的误差源进行了分析,双位置对准方案,消除了陀螺常值漂移和加速度计零偏对对准精度的影响。     

基于 MEMS 辅助的单基线北斗融合测姿算法

载体的姿态信息是导航的重要参数,随着北斗卫星导航系统（Beidou navigation satellite system,BDS）和微机电系统（micro-electro-mechanical systems,MEMS）惯性传感器的发展与完善,高精度、低成本、自主化的融合测姿技术具有广阔的应用前景,因此,提出MEMS辅助单基线北斗融合测姿算法。根据MEMS惯性传感器解算出的姿态信息确定基线向量的搜索范围,从而辅助模糊度函数法（ambiguity function method,AFM）减小整周模糊度搜索空间,提高整周模糊度快速求解的成功率和计算效率。将BDS输出的姿态角信息作为观测信息,对MEMS陀螺仪解算出的姿态信息进行实时校正,实现BDS和MEMS传感器二者的数据融合算法。通过实测数据仿真验证,该算法能够解决信号失锁带来的整周模糊度求解困难的问题,并且测姿系统能在遮挡和动态等复杂环境下提供高质量姿态测量结果。     

基于SVD/小波的MEMS陀螺误差分析及降噪处理

陀螺仪作为导航系统的核心传感器,其输出信号的精度对导航结果有着重要的影响。针对微机电系统(micro electro mechanical system,MEMS)陀螺成本低、应用广泛但精度低、噪声大的使用现状,选取小波分析方法对MEMS陀螺信号进行误差分析,针对误差分析结果提出了一种小波分析结合奇异值分解(singular value decomposition,SVD)的降噪方法以剔除微弱噪声信号。针对小波分析存在的小波分解层数和小波系数难以选取的问题,提出一种自适应选取小波分解层数和变换小波系数的改进小波算法;通过引入SVD以改进小波变换检测微弱信号中噪声的劣势问题,设计双轴电动转台的静、动态试验,静态试验进行信号的误差分析,动态试验验证改进算法的精度,得出改进算法比之传统小波算法降噪性能提升的结论。     

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.     

基于MEMS的惯性导航系统研究与设计

提出了一种基于MEMS的捷联式惯性导航系统硬件和软件设计方法。设计了以ARM9处理器为核心的硬件平台,介绍了核心处理器及惯性器件的选型,给出了硬件系统组成;提出了基于嵌入式实时操作系统的软件设计方法,给出基于该操作系统的多任务设计方法及导航算法流程;该导航系统能够实现MEMS信息的实时提取、计算、位姿输出。