全张量重力梯度仪测量方程及误差分析

为了研究加速度计性能与全张量重力梯度仪测量精度之间的关系,从全张量重力梯度仪的测量原理出发,建立了重力梯度仪的测量方程,并根据坐标变换矩阵得到测量坐标系和惯性平台坐标系下全张量重力梯度仪的输出表达式.根据加速度计的输入输出数学模型,给出了包含加速度计性能参数的输出方程,并分析了加速度计性能对全张量重力梯度仪测量精度的影响.理论分析结果表明,当旋转圆盘中心存在加速度时,加速度计的零位偏置、标度系数的非一致性以及二阶非线性系数均产生重力梯度测量误差.通过采用高精度加速度计、高精度稳定平台及标度系数在线自动补偿技术,可以提高重力梯度仪的测量精度.     

提高陆地导航仪定位精度的一种新方法

在地面上测量车辆行驶距离的方法有两种:这就是利用里程计或加速度计.里程计测量车轮的转数并输出一系列脉冲,但里程计的刻度系数易受路况的影响,需要不断地进行修正,而加速度计具有短时间内高精度测量的优点.本文主要叙述了里程计与加速度计组合导航的设计原理、公式及数字仿真结果。     

陀螺加速度计在无反转平台离心机上的测试方法研究

提出了一种在不带有反转平台的精密离心机上标定陀螺加速度计误差模型系数的两位置测试方法。在对陀螺加速度计离心机测试环境分析研究的基础上,指出了在不带有反转平台离心机上测试时,地球自转角速度对陀螺加速度计的输出产生周期性误差,影响了测试精度。所提出的测试方案和辨识方法解决了地球自转角速度对陀螺加速度计的输出造成周期性误差这一重要问题。阐述了所提方案的测试原理,并提出分离和精确标定陀螺加速度计误差模型系数的数据处理方法。     

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.     

钻地弹引信定深爆炸控制算法

为实现定深爆破,利用惯性测量原理,合理配置钻地弹引信上加速度计空间位置.通过对加速度计输出信息的实时处理,获得了钻地弹侵彻过程中加速度和角速度信息.求解四元数微分运动方程,计算出弹体坐标系和惯性坐标系之间的变换矩阵.分解了方向余弦矩阵,将加速度计输出转换为钻地弹沿惯性坐标系的加速度分量.二次积分加速度分量,得到钻地弹瞬时轨迹信息,为定深引信提供了炸深控制参数.     

光栅传感器及在轮毂椭圆度测量中的应用

阐述了光栅传感器的测量原理,并利用光栅精密测量的特性,开发了车轮毂椭圆度的测量装置。该装置应用光栅传感器采集位移信号,采用光栅莫尔条纹和光电转换原理将被测位移量转换成数字脉冲信号输出,采用脉冲辨向及四倍频细分电路以实现信号方向识别及提高测量精度,将产生的脉冲信号通过单片机控制程序实现数字显示。     

面向输出性能的微加速度计建模与拓扑优化

以MEMS(micro-electro-mechanical systems)技术制备的电容式微加速度计为研究对象,建立了其最终输出性能——检测电容的检测特性与其微结构之间的动力学模型,提出了微加速度计最终输出性能的计算方法,实现了面向微加速度计最终输出性能的动力学特性与检测特性分析.为提高微加速度计的输出性能,进行了微加速度计的结构拓扑优化.在考虑提高电容输出性能和模态约束的条件下,建立了微加速度计结构的拓扑优化流程与数学模型,并以优化算例说明方法的有效性.拓扑优化结果表明,优化后微加速度计的输出性能和灵敏度提高了4.92%,同时抑制了振动模态耦合,保持品质因子不变.     

卡尔曼滤波与H_∞滤波在GFSINS中的对比

针对加速度计随机噪声影响无陀螺捷联惯导系统(GFSINS)角速度解算精度的问题,提出了一种滤波设计方案.基于十加速度计构型方式,利用加速度计输出构成的角加速度项作为状态方程,而对数法解算的角速度作为观测量,构建了卡尔曼和H∞滤波器.在改变加速度计随机噪声、状态初始估值和噪声颜色的情况下,仿真分析和对比了卡尔曼滤波和H∞滤波的效果.结果表明,H∞滤波不受加速度计随机噪声统计特性大小、噪声颜色的影响,比卡尔曼滤波有更强的鲁棒性和稳定性;H∞滤波后,角速度精度比对数法提高了2个数量级.     

基于DSP的加速计温度补偿系统的设计

为了消除环境温度对加速度计输出的影响,采用最小二乘法拟和建立了20℃-50℃温度范围内加速度计的静态温度模型.利用TMS320F240 DSP设计的数据采集和处理电路,将得到的补偿量输出到加速度计补偿电路,最终通过补偿电路的输出与加速度计输出进行叠加来实现对温度的补偿,使加速度计的输出随温度变化的数量级由1O-3变为10-4.     

融合双轴加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法

实时高精度滚转角信息对提高高速旋转弹药制导精度尤为重要。由于弹体纵轴存在高速旋转,若纵轴采用大量程陀螺,则会带来较大的输出噪声,同时不可避免地存在累积误差,导致滚转角测量精度不高。为解决这个问题,提出了一种融合双轴正交加速度计与单轴陀螺仪的滚转角测试方法,纵轴采用大量程陀螺进行滚转角测量,双轴正交加速度计测量横轴和竖轴上的加速度,利用低通滤波提取重力投影测量滚转角,由加速度计得到的滚转角作为观测量,基于卡尔曼滤波（KF）融合两种方式得到滚转角信息,利用加速度计修正陀螺仪从而提高滚转角测量精度。为验证算法的有效性,进行了弹道仿真实验,实验结果表明：在6.68秒的外弹道飞行过程中,单独使用加速度计测量滚转角精度为（RMSE标准）15.58°,单独使用陀螺测量滚转角精度为1.36°,融合算法精度为0.57°,且不存在累积误差。实验表明,该算法具有重要的工程应用价值     

加速度计温度控制系统设计与实现

为去除环境温度变化对加速度计输出的影响,系统在硬件上以AVR单片机为核心,设计了温度控制系统.系统采用恒流源设计的铂电阻温度传感器并利用单片机片内集成模数转换器实现传感器输出信号的采集.数据经单片机处理后输出PWM控制信号经光电隔离和功率放大后实现对加热片的控制.软件部分采用积分分离式PID控制算法,同时介绍了利用C#编程语言快速开发上位机的一种方法,以此上位机软件作为辅助工具对温控系统的控制器参数进行整定.从而实现了加速度计温度控制系统的闭环控制,满足了系统的精度要求.     

捷联惯导一种优化的惯性系粗对准方法

：捷联惯导初始对准在载体基座晃动比较强烈的情况下,陀螺仪与加速度计在的输出数据无法直接用来计算姿态矩阵,研究了一种优化后的惯性坐标系粗对准算法。算法应用惯性凝固方法通过利用重力加速度信息,将捷联惯导姿态转换矩阵分解为4个矩阵来求取,通过对所求出的姿态信息阵进行优化,有效抑制了加速度计的测量噪声,使捷联转换矩阵的求取准确度更高。理论分析和仿真表明,该方法能很好的解决捷联惯导在晃动下的粗对准问题。     

MEMS加速度计随机误差分析及建模方法研究

MEMS加速度计普遍存在信噪比低、精度低、稳定性差等缺点,主要原因是加速度计随机误差的影响,所以降低随机误差的影响成为了提高精度和稳定性的关键。采用Allan方差分析法对加速度计的实测数据进行随机误差分析,得到了影响加速度计性能的各项随机噪声系数。使用时间序列分析法对加速度计数据进行数学建模,以FPE准则确定使用的模型与阶次。实验结果表明,对加速度计数据进行建模方法科学有效,所得实验数据在精度和稳定性方面显著提高。     

微型组合导航系统中的传感器野外标定方法

微型组合导航系统中的惯性传感器包括MEMS加速度计、MEMS陀螺仪和地磁传感器等.其精度较低,标度因数、零偏等参数易受环境影响,尤其是温度,因此室内标定得到的标度因数、零偏等参数在野外环境下不再可靠,需要修正.新方法中不需要转台等惯性测试基准设备,只需将导航系统转动6个不同位置,记录各传感器的输出,解方程组即可得到加速度计、陀螺仪和地磁传感器的零偏和标度因数误差,提高了测量精度.通过多组实验证明了该方法简单、可靠,标定精度较高,适用于短时间、低中精度导航系统.     

重力梯度仪仿真系统设计

为了研究旋转加速度计重力梯度仪信号产生和处理方法,设计了重力梯度仪半实物仿真系统。首先依据 重力梯度仪的测量原理计算出由地下某异常体引起的重力梯度异常值,利用加速度计的输出公式,通过 LabVIEW对全张量重力梯度仪的12 个加速度计输出信号进行仿真,并对仿真信号进行解调,得到全张量重力 梯度值。以单圆盘为例进行半实物仿真,由计算机A 产生加速度信号经过硬件电路后,通过计算机B 对调理 过的加速度计信号进行中值滤波和解调,从而获得重力梯度异常值,精度为100 E。这种仿真系统的设计可以 对全张量的重力梯度进行解调,突破了解调单圆盘信号的局限性,引入的半实物仿真增加算法的可靠性和仿真 的可信度,对重力梯度仪的参数设计和实物制造有参考意义。     

一种提高角速度解算精度的九加速度计配置方案

基于六加速度计的立方体配置方案,提出了九加速度计的无陀螺惯性测量组合(NGIMU)配置方案,并建立了其数学模型.提出了一种提高角速度解算精度的新算法,该算法利用加速度计的冗余信息,解决了角速度运算的符号问题,抑制了由于角加速度积分带来的加速度计输出误差的累积.同时进行了系统东西向位移、航向角、俯仰角和横滚角的仿真.仿真结果验证了方案的可行性和算法的有效性.     

宽带移动卫星通信系统低成本姿态估计算法

针对低成本微机电惯性测量单元无法满足宽带移动卫星通信系统姿态估计精度的问题,提出了以单基线GPS为辅助传感器的低成本姿态估计(LCAE)算法.该算法通过互补滤波器对陀螺测量值与加速度计姿态角进行传感器融合.为了克服机动加速度干扰,借助单基线GPS的速率信息及航向信息,加入了机动加速度补偿和侧滑角补偿;为了降低算法对GPS信号的依赖,加入了开关结构.实验结果表明,LCAE算法能够有效去除加速度计测量值中的非重力信息,隔离载体运动对加速度计输出的干扰,姿态角估计精度在GPS信号完全锁定的情况下达到±0.5°以内,在GPS信号不完全锁定的情况下,姿态角估计精度优于开关卡尔曼方法,达到±1°以内,满足低成本移动卫星通信系统要求.     

基于C8051F020与HART的液体涡轮流量计设计

设计了一种新型的基于C8051F020与HART总线的液体涡轮流量计,对硬件上的测量模块、HART模块、脉冲输出模块与软件上的主函数、脉冲测量与输出的流程图作了详细分析,并在柴油标准装置上进行了检定.检定结果证明,该设计是可行的,大大提高了流量脉冲采集与脉冲输出的精度与可靠性,同时,HART通信正常、可靠性高.     

人工神经元网络的电机自适应控制方法

在阐述前馈型神经元网络基本原理的基础上，建立被动补偿式脉冲发电机电流波形控制的人工神经元网络模型，并对网络输出与仿真输出进行比较，获得了较高的精度；最后对人工神经元网络在补偿脉冲发电机波表控制领域中的应用前景进行了分析。     

利用电磁辐射信号的串并联电弧故障检测

针对电弧故障检测过程中的漏判问题,提出一种新的检测方法.通过电容耦合方式获取电弧故障产生的电磁辐射信号,采用对数放大器压缩其动态范围以增加小幅值电弧故障辐射信号的增益,经电平比较器将放大器输出转换为电平脉冲,最终根据电平脉冲宽度的特性实现电弧故障的检测.样机研制和测试结果表明:该方法对串联和并联电弧故障都具有较为理想的检测精度,适应于串、并联电弧的检测.