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微半球陀螺交直流混合电压切换驱动方法研究

电子测量技术 2024年第1期47卷 55-62页

作者：张林李荣冰徐菁李忠良南京航空航天大学自动化学院导航研究中心南京211106

微半球谐振陀螺的标度因数受阻尼不均匀程度和幅值控制精度影响,保证陀螺结构高度对称性的同时,驱动模态幅值控制精度也尤为重要。针对常见一倍频、1/2倍频电压驱动方式存在同频驱动噪声干扰和补偿相位延时导致微半球谐振陀螺驱动模态... 详细信息

微半球谐振陀螺的标度因数受阻尼不均匀程度和幅值控制精度影响,保证陀螺结构高度对称性的同时,驱动模态幅值控制精度也尤为重要。针对常见一倍频、1/2倍频电压驱动方式存在同频驱动噪声干扰和补偿相位延时导致微半球谐振陀螺驱动模态幅值控制精度较低,标度因数稳定性不足等问题,由于起振后陀螺等效驱动形式变化,基于微谐振子电压驱动原理构建了稳幅阶段微谐振子动态振动模型,提出了一种用于稳幅阶段的同相位二倍频电压驱动方式,设计了一种用于陀螺模态控制的交直流混合电压切换驱动方法,避免了相位补偿和同频驱动引起的幅值波动干扰。最后经力平衡模式仿真试验对比验证,混合电压切换驱动方法下驱动模态幅值控制精度提升5.882%,陀螺仪标度因数稳定性提高6.625%。

关键词：微型半球谐振陀螺电压驱动变频控制简谐振动谐振频率

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一种4D毫米波雷达高分辨角度估计方法

测控技术 2024年第6期43卷 61-68页

作者：肖易何梓君李荣冰南京航空航天大学自动化学院导航研究中心江苏南京211106 空装驻南京地区第四军事代表室江苏南京210022

针对4D毫米波雷达中雷达孔径受限导致的角度分辨率不高的问题,提出一种改进的多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法。首先通过数据预处理手段,补偿多输入输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)虚拟阵列中目标... 详细信息

针对4D毫米波雷达中雷达孔径受限导致的角度分辨率不高的问题,提出一种改进的多重信号分类(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法。首先通过数据预处理手段,补偿多输入输出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)虚拟阵列中目标运动引起的相位误差;接着划分子阵并对角度维数据构成的协方差矩阵进行Toeplitz化处理,利用MUSIC算法估计一维角度;最后采用特征值排序的方法将估计出的俯仰角与方位角进行快速配对。该方法有效提高了4D毫米波雷达角度维估计的分辨率和估计精度,也提高了二维角度估计的计算速度。数值仿真与实物实验验证了所提方法在角度高分辨估计上的性能。

关键词：毫米波雷达动目标波达方向单快拍超分辨

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基于多元气动模型的迎角-空速互补估计方法

航空计算技术 2024年第2期54卷 41-46页

作者：阚梦怡李荣冰何梓君南京航空航天大学江苏南京211000 空装驻南京地区第四军事代表室江苏南京210000

基于现有机载系统与设备信息,研究与机载大气数据系统非相似的大气数据估计方法,能提高大气数据系统可靠性,进一步保障飞行安全。以民用飞机为背景,通过对逐步回归分析方法进行优化,利用风洞试验数据和飞行数据,构建了多元气动模型;以... 详细信息

基于现有机载系统与设备信息,研究与机载大气数据系统非相似的大气数据估计方法,能提高大气数据系统可靠性,进一步保障飞行安全。以民用飞机为背景,通过对逐步回归分析方法进行优化,利用风洞试验数据和飞行数据,构建了多元气动模型;以飞机升力系数与动压转换关系为核心,融合大气数据传感器和机载设备信息,研究了一种迎角-空速互补估计方法。经某型民用飞机气动模型和飞行数据仿真验证试验,该方法的空速估计误差优于1.14 m/s,迎角估计误差优于0.17°,具有良好的工程应用参考价值。

关键词：民用飞机大气数据气动模型逐步回归

基于集值决策的机载冗余惯导系统状态判决方法

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中国惯性技术学报 2022年第4期30卷 553-560页

作者：程鉴皓李荣冰刘刚刘建业南京航空航天大学导航研究中心南京211106 航空工业西安飞行自动控制研究所西安710076

针对多套惯导系统冗余配置中,余度管理策略的有效性和完备性难以分析和评估的问题,采用集值信息系统构建机载冗余惯性参考系统状态集值决策系统,为余度管理策略的评估和分析提供理论依据。分析传统机载惯性余度管理策略存在的决策风险,... 详细信息

针对多套惯导系统冗余配置中,余度管理策略的有效性和完备性难以分析和评估的问题,采用集值信息系统构建机载冗余惯性参考系统状态集值决策系统,为余度管理策略的评估和分析提供理论依据。分析传统机载惯性余度管理策略存在的决策风险,建立包含不确定项的冗余惯性参考系统状态决策系统,并基于各状态隶属度函数评价各子系统状态变化特性,确保决策系统的完备性。开展仿真试验,验证对比两种余度管理策略对三种典型的惯性传感器故障类型的故障识别率。试验结果表明:改进的策略对于典型故障类型中的两种时变故障的识别率,相较于传统策略分别提高了3.9%和6.9%,提高了判决指标接近判别门限时的状态判决准确性。

关键词：惯性导航系统余度管理集值决策信息系统隶属度函数

基于多重渐消因子变分贝叶斯的陀螺阵列融合算法

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电子测量技术 2023年第12期46卷 42-47页

作者：石朗平李荣冰赖际舟程鉴皓南京航空航天大学导航研究中心南京211106

针对由多个MEMS陀螺仪组成的阵列系统在动态情况下噪声时变导致输出精度低的问题,提出了新的动态滤波模型和滤波方法。通过分析MEMS陀螺的误差特性和对角速度进行动态建模,构建了基于角速度估计的阵列陀螺随机误差动态滤波模型。由于动... 详细信息

针对由多个MEMS陀螺仪组成的阵列系统在动态情况下噪声时变导致输出精度低的问题,提出了新的动态滤波模型和滤波方法。通过分析MEMS陀螺的误差特性和对角速度进行动态建模,构建了基于角速度估计的阵列陀螺随机误差动态滤波模型。由于动态情况下模型的不确定性导致传统方法精度较差,设计了一种多重渐消因子变分贝叶斯自适应卡尔曼滤波算法,利用变分贝叶斯思想和强跟踪理论提高了滤波器量测噪声估计精度、收敛速度和鲁棒性。最后在高精度转台上进行了静态实验和动态实验。实验结果表明:在静态条件下,“虚拟陀螺”方差降低为单个陀螺的4%,零偏不稳定性降低为47.2%;在动态条件下,“虚拟陀螺”能有效跟踪角速度的变化且角速度残差方差降低为单个陀螺的6.2%。该滤波算法能有效提高MEMS陀螺阵列系统的输出精度。

关键词： MEMS陀螺仪陀螺阵列多重渐消因子变分贝叶斯

基于子p集值检验的惯性/卫星紧组合多星故障识别方法

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控制与决策 2013年第6期28卷 884-888页

作者：钟丽娜刘建业李荣冰王融南京航空航天大学导航研究中心南京210016 南京航空航天大学金城学院南京210016

传统的RAIM算法对多颗卫星同时发生故障的识别能力较差,鉴于此,提出一种基于子集p值检验的多卫星故障检测与识别方法.该方法在惯导信息辅助的基础上,采用p值检验对观测量子集进行显著性水平分析,通过决策得到各卫星观测量质量值,并进行... 详细信息

传统的RAIM算法对多颗卫星同时发生故障的识别能力较差,鉴于此,提出一种基于子集p值检验的多卫星故障检测与识别方法.该方法在惯导信息辅助的基础上,采用p值检验对观测量子集进行显著性水平分析,通过决策得到各卫星观测量质量值,并进行故障识别和系统重构.仿真结果表明,该方法在可见星数≥5时即可进行故障识别,且对于多颗卫星同时发生故障的情况具有较好的识别效果,提高了紧组合导航系统容错性和精度.

关键词：紧组合故障检测故障识别 p值

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小卫星多传感器融合滤波定姿算法

宇航学报 2006年第2期27卷 297-300页

作者：段方刘建业李荣冰南京航空航天大学导航研究中心南京210016

虽然扩展卡尔曼滤波被成功应用于许多非线性系统,但由于其对高阶项的截断误差等因素,其用于小卫星多传感器定姿系统时性能受到限制。针对上述问题,本文提出了一种将扩展卡尔曼滤波器与两步滤波器相结合的方法。利用Gibss矢量做姿态参数... 详细信息

虽然扩展卡尔曼滤波被成功应用于许多非线性系统,但由于其对高阶项的截断误差等因素,其用于小卫星多传感器定姿系统时性能受到限制。针对上述问题,本文提出了一种将扩展卡尔曼滤波器与两步滤波器相结合的方法。利用Gibss矢量做姿态参数,避免了四元数在进行迭代时的归一化约束。以太阳敏感器、星敏感器、MEMS陀螺、磁强计为敏感器件,通过仿真,将本文算法与扩展卡尔曼滤波器进行了对比。结果说明,本文算法能将最大稳态定姿误差降低4.4×10-30。

关键词：两步滤波器卡尔曼滤波姿态卫星

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一种改进的星敏感器/陀螺卫星定姿算法

系统工程与电子技术 2006年第6期28卷 896-899页

作者：段方刘建业李荣冰南京航空航天大学导航研究中心南京210016

针对传统的四元数估计(quaternion estimation,QUEST)算法在观测矢量之间夹角很小或噪声剧烈增大时,定姿性能显著降低的问题,提出一种基于当前星敏感器观测信息量的滤波算法。该算法通过引入动态增益系数,解决了历史观测信息和当前观测... 详细信息

针对传统的四元数估计(quaternion estimation,QUEST)算法在观测矢量之间夹角很小或噪声剧烈增大时,定姿性能显著降低的问题,提出一种基于当前星敏感器观测信息量的滤波算法。该算法通过引入动态增益系数,解决了历史观测信息和当前观测信息之间的比例问题。该系数能够根据当前观测矢量信息量的大小变化自适应调整,从而避免了需要另外一个滤波过程对其进行确定的复杂性。对该算法进行了仿真,对比结果表明,该算法可以有效提高系统的定姿性能。

关键词：姿态确定星敏感器陀螺卡尔曼滤波

基于平淡卡尔曼滤波器的微小卫星姿态确定算法

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上海交通大学学报 2005年第11期39卷 1899-1903页

作者：段方刘建业李荣冰南京航空航天大学导航研究中心南京210016

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在线性化过程中会引入误差的问题,采用平淡卡尔曼滤波器(UKF)进行了系统滤波器设计;提出一种构建虚拟观测量的方法,并分析了其噪声特性.虚拟观测量与高精度器件量测量搭配可实现对姿态的校正.以太阳敏感器、微... 详细信息

针对扩展卡尔曼滤波(EKF)在线性化过程中会引入误差的问题,采用平淡卡尔曼滤波器(UKF)进行了系统滤波器设计;提出一种构建虚拟观测量的方法,并分析了其噪声特性.虚拟观测量与高精度器件量测量搭配可实现对姿态的校正.以太阳敏感器、微电子机械系统(M EM S)陀螺、磁强计为姿态敏感器件,构建了定姿滤波器并用STK(Satellite T oo l K it)数据进行了仿真.结果表明,所提出方法能有效地提高定姿性能,采用UKF的系统定姿误差与EKF相当,但收敛时间、稳定性要优于EKF.

关键词：平淡卡尔曼滤波扩展卡尔曼滤波姿态微小卫星