摘要：针对液浮陀螺加速度计内部温度变化对仪表性能影响明显的问题,通过降低仪表一次项温度系数来减小仪表误差。首先分析液浮陀螺加速度计一次项温度系数的作用机理和计算方法,提出了一种基于结构设计的温度系数补偿方法:在浮子结构上去除一定量的体积,调整浮子的质心和浮心到中心的距离,使得浮油产生的浮力随温度变化,补偿仪表摆性温度变化率和角动量温度变化率的不匹配量。其次对某型陀螺加速度计浮子结构进行补偿设计,并对补偿前与补偿后的温度系数进行实验验证,温度系数由补偿前的-1.04×10^(-5)/℃降低至补偿后的9.39×10^(-7)/℃。实验结果表明,在同等温控精度条件下,采用结构设计补偿温度系数的方法可将温度系数降低一个数量级,这对液浮陀螺加速度计的精度提升具有一定的工程应用价值。

摘要：针对组合导航系统中,融合算法结构难以在线进行配置的问题,基于误差状态扩展卡尔曼滤波器(ES-EKF)和标准观测模型库,提出一种不依赖特定平台、可在线配置结构的多源融合估计框架,赋予组合导航系统动态变更信息源融合方式的能力。对多种导航子系统的输出信息进行分类和建模,建立一个不依赖于特定传感器和平台的标准观测模型库。设计一种算法结构的表示规则,将算法结构映射为融合模式,实现信息源和变量的灵活选择。基于该融合估计框架,设计并实现了一个惯性测量单元/磁力计/编码器/相机/激光雷达组合导航系统。最后,在野外数据集上进行了多种测试,该系统能够通过人工静态地或自主动态地变更融合模式灵活配置融合算法的结构,且定位精度优于robot-localization算法。试验结果表明,该框架可有效地实现多源融合估计、可在线地配置融合结构。

摘要：基于约束线图对超导重力梯度敏感结构进行型综合,分析轴向分量与交叉分量单独敏感的结构自由度与约束线图,并结合超导重力梯度测量应用提出两分量同时敏感的结构,利用自由度与约束线图确定约束类型,等效为柔性圆柱副,并选择柔性元件进行并联机构形式的布局.在型综合的基础上,通过模态仿真对比,得到两端与柔性球铰联接的刚性杆结构适于在两分量敏感结构中应用的结论.刚度特性仿真分析结果表明两分量敏感结构具有设计运动方向刚度小、寄生运动方向刚度大、运动耦合小的特点,适于在超导重力梯度测量系统中应用.

摘要：基于超导的迈斯纳效应与超导量子干涉技术,结合柔性并联机构理论,设计一种基于超导的全张量重力梯度敏感头。敏感头采用6个完全相同的同时具有移动与转动自由度的敏感结构,对称的布置在正六面体外,对称面的两个敏感结构相对旋转90°成垂直状态。轴向间距使两个敏感结构直接测量重力梯度轴向分量,相互垂直使两个敏感结构既可以测量重力梯度交叉分量,也可以测量共模角加速度。利用超导线圈的电感变化响应质量块位移,进一步通过超导回路将其转变为磁场变化,并由超导量子干涉器进行检测。敏感结构采用8分支的柔性并联机构支承,构成空间对称的形式,可以实现对称的力学特性,保证各处的柔性铰链产生均匀变形,减少非对称的偏移,避免单一铰链的应力集中,具有沿轴移动刚度与绕轴转动刚度小、非设计的寄生误差方向刚度大的优势。在惯性系下的全张量重力梯度值可由坐标变换得到,可以预期得到1E的测量精度。

摘要：基于超导的完全抗磁性与磁通量子化效应,利用超导线圈的电感变化响应质量块位移,进一步通过超导回路将电感变化转变为电流变化,通过三个位置的不同电流值直接得出重力梯度的轴向分量,而不用具体计算重力值。通过分析重力梯度的测量原理可知,将测量得到的比力梯度轴向分量减去另外两个方向角速度分量的平方和,即可以得到重力梯度轴向分量。对质量块进行受力分析可知,比力由磁场力和弹簧力组成,磁场力与超导回路中的电流有关,而此电流与质量块位移引起的电感变化相关,同时受初始注入电流时捕获的磁通量子与检测部分输入线圈影响。利用三个位置的比力计算公式,并考虑中间位置的左右极限近似相等,从而得到比力梯度与三个位置电流的计算公式。结合工程实际对测量系统进行了初步参数设计,可以预期得到1E的测量精度。

摘要：光纤陀螺惯组输出误差影响武器系统导航精度,为了弥补地面标定的不足,利用机载制导武器发射前空中对准过程进行光纤捷联系统在线标定.介绍了光纤捷联系统空中对准/在线标定系统模型,基于此设计卡尔曼滤波器;针对某机载航空制导炸弹工作过程进行了对准过程中误差激发与对导航精度影响的仿真分析,并基于此进行了滤波器优化设计;最后进行了优化设计前后导航精度仿真比较,仿真结果显示:完成空中对准/在线标定优化设计后,光纤捷联系统纯惯性导航精度得到提高.

摘要：提出了一种时间延迟的估计方法来解决用姿态匹配法测量船体变形角时惯性测量单元(IMU)数据之间存在的时间延迟对测量精度的影响。首先,对光学测量得到的船体变形数据进行处理,确定船体变形过程的数学模型。然后,通过高精度的主惯导和子惯导输出的局部姿态信息进行惯性量匹配,并构建卡尔曼滤波器估计船体变形角。最后,在卡尔曼滤波器中加入时间延迟估计参数,对时间延迟进行估计和补偿。设计了一套惯导数据同步录取装置,验证了算法的有效性。实验结果表明:同步录取装置与时间延迟算法补偿所测得的船体变形角与光学测量得到的数据相近,均能达到纵挠角误差13″,横扭角误差12″,艏挠角误差5″的精度水平。得到的结果显示卡尔曼滤波能有效估计出时间延迟,从而有效补偿时间延迟的影响,提高变形角测量精度。

摘要：根据自抗扰控制器在时变系统、多变量系统中的使用方法的特点,将自抗扰控制技术应用于平台式惯性导航系统的初始对准,设计了一种在动基座下的快速对准方案.建立了系统的误差模型,深入研究了该对准方案的精度和速度,并与传统的卡尔曼滤波器进行仿真比较.仿真结果表明,自抗扰控制器克服了卡尔曼滤波技术使用条件的限制,在对于不确定性扰动影响的快速对准中取得了较好的效果,鲁棒性和抗干扰性都有较大提高.

摘要：设计旋转式惯导系统(INS,Inertial Navigation System)最重要的工作是理清旋转调制误差自动补偿机理、掌握补偿前后误差的传播特性,在此基础上设计合理的转位方案,并对其进行仿真和试验验证.结合单轴旋转式惯导系统工作原理和误差传播方程,解释了旋转调制误差自动补偿的机理,利用理论和仿真两种手段分析了单轴旋转惯导系统中惯性元件常值误差、随机误差、标度因数误差和安装误差的传播特性,得到了旋转调制对惯性器件误差的调制效果,验证了单轴正反转停方案的有效性和应用的合理性.研究结果为旋转式激光陀螺(LG,Laser Gyroscope)惯导系统的设计提供了理论参考和设计依据.

摘要：基于光纤陀螺的二位置寻北系统采用捷联式方法寻北,具有寻北快速和结构紧凑等特点。选择标度因数接近的2只光纤陀螺,敏感轴垂直布置于转位机构上,在步进电机的驱动下,实现二位置变换。步进电机经减速后的驱动轴与惯性测量单元支架的旋转轴组成内外嵌套的共轴传动系统,可使结构紧凑、刚度较大,有利于保证转位机构的精密快速旋转。硬件电路采用DSP为核心处理器,负责光纤陀螺和加速度计数据采集与寻北解算等。构建样机进行转位、单位置重复性与圆周精度测试,测试结果表明:转位精度为30″,单位置重复性与圆周精度小于0.1°,转动过程加数据采集过程的整个寻北时间小于3 min,满足预期的设计指标。