摘要：为提高角速率输入的捷联惯导系统姿态解算圆锥补偿精度,给出一种新的角速率输入的圆锥补偿结构,该结构中引入了角速率拟合的角增量.然后在圆锥运动条件下推导出圆锥误差分析表达式,并采用频域泰勒方法进行圆锥误差补偿系数的优化设计.最后定义了圆锥运动环境下的姿态算法性能评价模型,并将新的姿态算法与传统算法通过仿真进行了对比分析.仿真结果表明,新的五子样算法的中低频规范化圆锥精度比传统五子样算法高出1个数量级以上,在圆锥运动环境下,增加子样数和提高采样频率能够显著提高新算法的性能优势.

摘要：为解决磁屏蔽筒制约原子自旋磁强计灵敏度的问题,通过改进多层磁屏蔽筒轴向系数公式获得磁屏蔽筒参数优化模型,并在仅改变一项参数而其他参数固定的条件下,依据优化模型,利用Matlab软件对各参数对轴向屏蔽系数的影响程度进行仿真.结果表明:随着最内层筒半径、筒长及径向层间距的增大,轴向屏蔽系数迅速减小;轴向间隙越大,则屏蔽系数越大.根据仿真结果及实际应用需要优化设计磁屏蔽筒参数,并利用Ansoft软件对优化筒和非优化筒的屏蔽效果进行仿真.结果表明,在外界磁场相同的情况下,未优化和经优化设计的磁屏蔽筒屏蔽能效分别约为152.1和158.6 d B.因此,通过参数优化模型可获得体积小、质量轻、成本低、屏蔽性能大的磁屏蔽筒.

摘要：首先从理论上推导了硅微陀螺仪谐振频率、品质因数、敏感信号输出及机械热噪声与温度之间的关系,进而说明了温度对陀螺仪零偏输出影响是各非线性因素综合作用的结果.然后,通过部分温度特性试验获得了硅微陀螺仪的模态谐振频率和品质因数随温度变化关系曲线.最后,根据实测零偏试验数据给出了分段多项式温度补偿方法,并进一步结合恒温控制方法改善补偿一致性效果,从而保证硅微陀螺仪硅结构体及其驱动检测电路不受外界温度变化的影响.结果表明,温补和温控技术相结合对提高陀螺仪的零偏稳定性有显著效果.

摘要：为提高微半球陀螺仪分时控制系统输出信号的测量精度,提出了一种在系统开关切换通道中增加卸荷通道的降噪方法。通过建立陀螺工作状态切换等效模型,对降噪方法的有效性进行理论分析和仿真验证,然后设计相应数字测控电路进行噪声性能测试。实验数据显示,改进后的分时系统输出信号均方差降低了67%,角度随机游走降低了52%,噪声性能有效提升。

摘要：为了实现单片集成六自由度微惯性测量单元,提出了一种改进的由4个大质量块和4个小质量块组合而成的四方全对称结构的三轴陀螺仪。介绍了该惯性测量元件的结构及工作原理,根据结构参数计算出了详细的性能指标,并进行了面内驱动模态和面内外的敏感模态仿真。为提高各敏感模态的机械灵敏度,提出采用双重静电频率调谐方案,即先对公共质量块施加调谐电压,使驱动模态和航向模态的频差最小;再对小质量块上方的多晶硅电极施加另外的调谐电压,最终使四模态频率偏差小于30 Hz,从而说明该频率调谐方法是有效的。然后,通过分析热弹性阻尼能量耗散机理,对驱动及敏感谐振模态的品质因数进行仿真。结果表明:真空环境不考虑空气阻尼情况下,两种模态的品质因数分别为23816和19 507。最后,基于表面加工和体加工工艺,设计了高深宽比的加工流程。对该四方对称解耦结构的设计和仿真表明其模态匹配和品质因数性能满足三轴陀螺的设计要求。

摘要：由于加工误差的存在,硅微陀螺仪驱动和检测模态之间不可避免会产生正交耦合误差,对性能造成了一定影响。为了提高硅微陀螺仪性能,提出了正交误差校正的控制方案。首先,分析了硅微陀螺仪正交误差的产生原因,指出了对正交误差校正的重要性;其次,阐述了在结构上增加电极抑制正交误差的原理;然后,设计了正交误差信号提取电路和正交误差反馈控制校正系统,分析了闭环控制系统性能;最后,设计了实验验证方案。结果表明,零偏电压从校正前的5.14 mV减小到校正后的1.43mV,零偏稳定性从校正前的18.22(o)/h减小到校正后的15.45(o)/h。因此,该正交误差校正方案能够有效地消除零偏信号中解调残余正交分量,从而提高硅微陀螺仪性能。

摘要：针对舰载小型化导航设备功耗低、体积小、可靠性好、精度高的性能需求,研制出基于嵌入式DSP与FPGA架构的SINS/GNSS舰载小型化组合导航系统平台。首先,在系统硬件方面,阐述了系统的总体设计方案,构建了嵌入式导航计算机平台,介绍了系统所采用的光纤陀螺、石英挠性加速度计和GNSS接收机的性能指标。其次,在导航算法方面,介绍了舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统的工作原理,分析了捷联惯性导航系统和GNSS的噪声误差模型,设计了基于SINS/GNSS的紧组合工作模式下的扩展卡尔曼滤波器。最后,进行了样机车载验证实验。实验结果表明:该组合导航系统水平姿态误差小于0.02°(1σ),航向误差小于0.1°(1σ),水平位置定位误差小于2 m(1σ),能够满足舰载小型化导航设备的低功耗、高可靠性、高精度等需求。

摘要：针对舰载传递对准中主/子惯导之间挠曲变形及其产生的动态杆臂问题,首先分析了主/子惯导的IMU输出关系;然后建立了子惯导的系统误差模型;最后将挠曲变形和动态杆臂视作一种能量有限的未知量测噪声,设计了H∞滤波算法。仿真实验对比了已知挠曲变形和动态杆臂时的Kalman滤波方案1和未知挠曲变形和动态杆臂时的Kalman滤波方案2、H∞滤波方案3的对准效果,结果表明:使用H∞滤波方案3的航向对准速度较慢,但最终对准精度优于使用Kalman滤波方案2,与使用Kalman滤波方案1的对准精度相当,水平精度达到0.15'以内,航向精度达到0.5'以内,运算时间减少约20%。因此所设计的H∞滤波算法对挠曲变形和动态杆臂有良好的抑制能力,满足实际舰载传递对准的要求。

摘要：为实现行进间罗经法对准,将外参考速度引入,同时设计不同机动方式下的罗经法控制回路参数调节规律提高对准精度、缩短对准时间。首先分析线运动对罗经法对准造成的影响,设计基于外速度辅助的行进间罗经法对准方案;然后利用对准回路传递函数进行误差分析,分析不同机动给对准精度造成的影响;最后提出不同机动方式下的罗经法对准回路控制参数设置规律。仿真结果表明基于外速度辅助的行进间罗经法对准能有效完成捷联惯导在匀速直线运动中的对准。根据设置规律调节对准回路中的控制参数,可以抑制80%以上由载体摇摆造成的低频干扰,将航向误差的振荡幅值降低为原来的1/2,有效提高了对准精度。

摘要：在GNSS接收机信号跟踪阶段,跟踪环路容易因为载体高速运动导致环路失锁。为了提高跟踪环路的动态性能和精度,提出了一种基于平方根容积卡尔曼滤波和强跟踪滤波的跟踪环路。在传统跟踪环路的基础上,以同相、正交各支路输出为观测量,在平方根容积卡尔曼滤波中引入渐消因子以提高跟踪环路的鲁棒性,对伪码相位和载波多普勒频率作统一估计。动态仿真试验结果表明,相比于二阶锁频环辅助三阶锁相环,所提出的跟踪环路定位、定速误差减小了25%以上,可以为后续的导航解算等模块提供更为可靠的观测量。