陀螺随机漂移率统计特性的分析

本文对一个两自由度液浮陀螺以等时间间隔抽样取得的绕水平轴和方位轴的随机漂移率数据各601个,进行丁处理和分析,并对它们的数学模型作了初步的识别.分析结果表明:a.陀螺随机漂移率的自相关函数是由非平稳的斜坡函数和平稳的马尔柯夫过程组合而成.b.一次差分后的陀螺随机漂移数据是正态分布的.它们可以分成两部分:一部分是平稳的随机过程,而另一部分是由随机游动及滑落所组成的非平稳过程.     

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。     

旋转调制式寻北仪滤波技术研究

研究用机械旋转和数字滤波的方法提高寻北仪精度.利用连续恒速旋转方法对陀螺信号进行调制,用积分方法进行解调,以抑制陀螺常值漂移、漂移趋势项和刻度因数误差对寻北精度的影响,用设计的低通滤波器对含有随机漂移和系统干扰的陀螺信号进行滤波.实验结果表明这两种措施可有效提高寻北仪方位角估计精度.     

陀螺漂移的卡尔曼滤波和最优平滑估计

本文论述两自由度液浮陀螺漂移模型的简化与采用卡尔曼滤波和最优平滑方法对漂移数据进行处理。研究结果表明:简化的漂移模型能反映出漂移的主要分量——随机斜坡和一阶马尔可夫过程;应以卡尔曼滤波或最优平滑估计误差的均方根误差的稳定值作为长时间工作的陀螺漂移均方根误差的评定值。     

小波滤波方法在光纤陀螺惯导系统初始对准中的应用

光纤陀螺捷联惯导系统(FOG SINS)初始对准的精度直接影响到系统的导航精度,而光纤陀螺的随机漂移则是影响系统初始对准精度的重要因素。对小波分析的理论进行深入的研究,将多种小波滤波方法应用于光纤陀螺随机漂移数据的处理中,并对小波滤波结果进行对比,选定出在工程应用中最佳的小波滤波方法,应用Allan方差分析对该方法进行性能评估,并将此小波滤波方法应用于初始对准试验中,对试验结果进行分析,验证了最佳小波滤波方法的先进性。     

非平稳时间序列的陀螺随机漂移数据处理方法

以挠性陀螺的随机漂移为研究对象,采用非平稳时间序列分析法和基于小波分解的平稳时间序列分析法,建立相应的随机漂移模型。实验研究结果表明,论文采用的建模方法,具有建模精度高、符合陀螺随机漂移实际特性的特点。     

捷联陀螺漂移误差模型辨识及其应用

在对陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼渺茫皮算法对船用捷联陀螺漂移数据进行了处理，以提高陀螺静态漂移系数的估计精度，并把得到的陀螺漂移误差模型实时补偿的捷联系统中，得到了满意的效果。     

陀螺经纬仪定向中灵敏部摆动中值的计算模型

针对逆转点法陀螺经纬仪定向中,陀螺灵敏部摆动周期振幅衰减和摆动过程中重心漂移的特性,利用间接平差原理建立灵敏部摆动中值计算的衰减模型和漂移模型.采用两种数学模型对多组逆转点观测数据计算陀螺灵敏部摆动中值及其中误差.结果表明:在多数情况下,采用衰减模型与现有舒勒公式的计算结果基本相同,计算值的中误差较小.在陀螺摆动状态不理想的情况下,采用漂移模型计算陀螺灵敏部摆动中值则具有较高的精度.     

小波理论及其在光纤陀螺信号分析中的应用

分析了Ｆｏｒｉｅｒ变换、短时Ｆｏｕｒｉｅｒ变换和小波变换的不同特点以及光纤陀螺信号噪声产生的原因。根据光纤陀螺信号零点漂移的非平稳随机性和非正态分布特性,提出了利用小波变换所具有的时频局部化优点对其随机过程进行功率谱分析,在此基础上给出了随机过程的时－频功率谱的分析方法,选用具有良好紧支性的Ｍｅｘｏ帽小波为母小波对光纤陀螺随机噪声有序列进行处理,仿真结果表明,基于小波理论的时－频功率方法对光纤陀螺信号随机过程分析的有效性。     

基于自适应平方根UKF的微机械传感器融合航姿估计

提出一种新的基于自适应平方根UKF的微机械传感器组合姿态测量系统.该系统采用3轴微机械陀螺积分得到姿态角,采用3轴微机械加速度计测量重力矢量得到俯仰角和横滚角,分别校正俯仰漂移和横滚陀螺漂移;采用磁强计得到航向角,并与陀螺积分角度融合校正航向陀螺漂移.跑车实验结果表明,基于自适应平方根UKF算法可实时估计机动加速度干扰,并在融合滤波器中进行补偿,能够有效去除车辆机动加速度干扰,姿态角估计精度在±0.6°以内.     

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。     

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.     

捷联航姿系统中陀螺随机常值漂移的校正

本文提出了一种对系泊晃动基座上捷联式航向姿态基准压系统中陀螺随机常值漂移误差进行校正的位置校正法。通过数字滤波器将捷联系统姿态误差角的纵横摇误差角的舒拉周期量滤除,利用系泊时地理位置不变,将它作为观察量,对陀螺随机常值漂移误差进行辨识、校正。仿真结果表明,此方法的校正精度较为满意。     

静电陀螺静态漂移误差模型系数的UKF标定方法

针对静电陀螺漂移误差特性,采用一种新的非线性建模方法UKF(Unscented KalmanFilter)对ESG漂移系数进行了标定.该方法基于UT(Unscented Transformation)原理,在保持陀螺漂移模型非线性基础上,使高斯随机变量在非线性方程中传播,实现非线性模型参数的估计.试验结果表明,与最小二乘法和扩展Kalman滤波比较,这种非线性建模方法能够对ESG漂移误差模型进行准确的标定.     

基于灰色RBF-NN的陀螺随机漂移误差建模

针对测量中存在的陀螺随机漂移误差,提出了一种基于灰色RBF神经网络的预测建模方法.首先采用时间序列的饱和嵌入维数确定RBF神经网络模型输入层的节点数;其次采用灰色聚类法对输入样本进行分类,以确定RBF神经网络模型隐含层的初始节点数;最后采用灰色关联分析法对RBF神经网络的冗余隐含层节点实施删除,以得到满足精度要求的最小结构的RBF神经网络模型.将其应用到某型挠性陀螺随机漂移误差的预测建模中,可得预测模型的精度为90.33%,实验结果表明了该模型的有效性.     

函数型神经网络在捷联陀螺非线性估计中的应用

针对神经网络的强自学习性、自适应能力及非线性变换特性,结合陀螺静态漂移误差模型,采用函数型神经网络对捷联陀螺静态漂移误差系数进行了非线性估计,解决了捷联陀螺重复启动时的静态漂移误差系数的在线动态标定问题。     

光纤陀螺非线性温度漂移模型的辨识

光纤陀螺对环境温度的敏感性一直是影响其漂移特性的重要因素，对于陀螺的漂移特性一般是利用线性ＡＲ，ＡＲＭＡ模型表示，但在温度变化情况下，用线性模型很难得到好的拟合效果和对漂移进行预测和补偿。试用小波网络对光纤陀螺进行非线性温度模型的辨识，经实测数据验证，表明具有较好预测的效果。     

陀螺角度误差的温度测试与补偿

温度漂移是陀螺角度误差的主要误差源之一,严重影响了陀螺的测量精度,因此需要对陀螺角度输出误差进行补偿.而温度测量精度越高,对陀螺角度误差的补偿精度就越高,对提高陀螺的测量精度具有重要意义.设计了一个温度测试与补偿系统,对压电陀螺进行了温度误差的测量、分析与补偿,将陀螺角度测量均方差从31.418 2降至0.547 7,证明了软硬件设计的有效性.     

改善MEMS陀螺误差温度稳定性的驱动力补偿方法

由于微机电系统(MEMS)陀螺通常采用微加工工艺生产制造,因此总是受微加工过程带来的的各种精度缺陷影响。对于MEMS陀螺,其零位输出误差因受环境因素影响而无法保持稳定,随时间表现出漂移特性,这种特性严重限制了MEMS陀螺在更高精度应用中的可用性。该文研究了一种改善MEMS陀螺零位误差温度稳定性的方法。通过分析陀螺运动特性及主要误差源,阐明陀螺驱动力对检测方向的耦合作用是零偏误差同相分量产生并随温度漂移的主要原因之一。为抑制陀螺驱动力耦合作用,提出对陀螺检测轴施加补偿静电力的方法。温度试验结果表明:施加补偿作用后,陀螺零偏误差同相分量的温度稳定性在12～60℃范围内提高了3倍以上。