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船体变形测量中激光陀螺零偏误差的补偿

仪器仪表学报 2014年第12期35卷 2755-2761页

作者：杨云涛王省书黄宗升吴伟国防科学技术大学长沙410073

激光陀螺在船体角形变自主测量中具有重要应用。根据激光陀螺自主测量船体角形变的角速度匹配测量方程,推导了静态形变和动态形变的误差方程并分析了激光陀螺的随机零偏误差对两者的影响,提出了随机零偏误差模型的改进方法。该方法构建... 详细信息

激光陀螺在船体角形变自主测量中具有重要应用。根据激光陀螺自主测量船体角形变的角速度匹配测量方程,推导了静态形变和动态形变的误差方程并分析了激光陀螺的随机零偏误差对两者的影响,提出了随机零偏误差模型的改进方法。该方法构建了惯性姿态匹配测量的最优滤波器,将随机零偏误差建模为微弱白噪声驱动的随机游走模型和零均值的白噪声模型,并实时地将随机零偏误差差值的估计量反馈到激光陀螺输出的角增量中进行补偿。仿真结果表明激光陀螺的随机零偏误差模型经过改进后,角形变的估计误差优于10角秒,陀螺随机零偏差值的估计趋于平稳。

关键词：船体角形变激光陀螺随机零偏自主测量

光栅角编码器误差分析及用激光陀螺标校的研究

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仪器仪表学报 2007年第10期28卷 1866-1869页

作者：黄宗升秦石乔王省书战德军国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073

本文介绍了光栅角编码器的测量原理,对光栅角编码器在使用过程中因安装偏心、安装倾斜、轴承晃动等因素引起的角度测量误差进行了分析,理论分析表明,微小的安装偏心便可引起较大的测角误差,因此,光栅角编码器在实际使用中需要对其进行... 详细信息

本文介绍了光栅角编码器的测量原理,对光栅角编码器在使用过程中因安装偏心、安装倾斜、轴承晃动等因素引起的角度测量误差进行了分析,理论分析表明,微小的安装偏心便可引起较大的测角误差,因此,光栅角编码器在实际使用中需要对其进行标校。根据激光陀螺的精度和有分辨率都很高的特点,本文提出了一种用激光陀螺进行光栅角编码器误差测量和标校的新方法,并进行了实验,结果表明,标校后光栅角编码器的测量精度达到了其标称精度。

关键词：光栅角编码器误差分析标校激光陀螺

激光陀螺组合体测量船体角形变中观测耦合效应的补偿（英文）

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中国惯性技术学报 2014年第5期12卷 561-566页

作者：杨云涛王省书黄宗升吴伟国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

船体角形变是传递对准中的主要误差源,需要依靠测量仪器精确标定。根据姿态匹配方法使用两套激光陀螺组合体可以计算角形变。但是动态形变和船体运动角速度的交叉相关的观测耦合效应导致角形变的最优估计结果不准确,并且通过姿态匹配方... 详细信息

船体角形变是传递对准中的主要误差源,需要依靠测量仪器精确标定。根据姿态匹配方法使用两套激光陀螺组合体可以计算角形变。但是动态形变和船体运动角速度的交叉相关的观测耦合效应导致角形变的最优估计结果不准确,并且通过姿态匹配方法这种观测耦合效应是不能被准确测量的,需要结合其它角形变的测量信息进行计算。基于角速度匹配方法,研究了观测耦合效应,并得出其导致角形变估计的偏置误差,且受船体运动角速度调制的结论。通过补偿激光陀螺组合体测量的角速度,降低了观测耦合效应,得到了高精度的对准结果。仿真结果表明观测耦合效应主要导致了静态形变估计精度的不准确。

关键词：角形变测量姿态匹配观测耦合效应静态形变激光陀螺组合体

激光陀螺组合体自主测量船体角变形的最优估计法

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中国惯性技术学报 2014年第3期12卷 284-287页

作者：杨云涛王省书吴伟黄宗升国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

根据激光陀螺组合体测量的角增量计算得到的惯性姿态匹配测量方程,结合动态变形模型和静态变形模型,构建了船体角变形测量的最优滤波器,实现了角变形的最优估计。该方法将角变形和激光陀螺的随机漂移误差近似为平稳随机过程并分别构建... 详细信息

根据激光陀螺组合体测量的角增量计算得到的惯性姿态匹配测量方程,结合动态变形模型和静态变形模型,构建了船体角变形测量的最优滤波器,实现了角变形的最优估计。该方法将角变形和激光陀螺的随机漂移误差近似为平稳随机过程并分别构建滤波器,静态变形建模为白噪声驱动的一阶随机游走过程,动态变形建模为二阶马尔可夫平稳随机过程。通过角速度匹配测量方程进行了角变形的观测性分析得知:动态变形的估计精度与激光陀螺的测量精度相当,静态变形的估计精度依赖于船体摇摆频率和幅度,因此最优估计法的误差主要为静态角变形模型的估计误差。仿真结果表明,通过设置合适的静态角变形模型参数,该最优估计法测量角变形的误差小于10"。

关键词：船体角变形测量激光陀螺组合体静态角变形模型最优估计

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激光陀螺随机漂移的数字滤波方法比较

中国激光 2006年第11期33卷 1547-1551页

作者：王省书黄宗升周朴秦石乔国防科技大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

激光陀螺的随机漂移噪声类似于白噪声,它是影响激光陀螺精度的重要因素,采用数字滤波的方法可以减小随机漂移对激光陀螺精度的影响.采用常见的AR(2)模型'、卡尔曼滤波'、小波分析'和小波包分析'这四种数字滤波方法对激光陀螺的随机漂移... 详细信息

激光陀螺的随机漂移噪声类似于白噪声,它是影响激光陀螺精度的重要因素,采用数字滤波的方法可以减小随机漂移对激光陀螺精度的影响.采用常见的AR(2)模型'、卡尔曼滤波'、小波分析'和小波包分析'这四种数字滤波方法对激光陀螺的随机漂移进行分析研究,并利用功率谱和Allan方差的分析方法对这几种滤波效果进行了比较.仿真结果表明,对于激光陀螺的随机漂移的滤除,基于AR模型的卡尔曼滤波法的效果最好,基本上消除了陀螺的随机误差,而小波分析法和小波包分析法只能在一定程度上消除高频段的漂移.所得结果对激光陀螺的应用有较好的参考价值.

关键词：测量激光陀螺随机漂移数字滤波 Allan方差

基于单轴旋转INS/GPS组合姿态误差观测的垂线偏差测量方法

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中国惯性技术学报 2015年第2期23卷 172-178页

作者：戴东凯王省书战德军吴伟黄宗升国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

单轴旋转INS/GPS组合导航系统的姿态误差直接受垂线偏差的影响,因此利用对单轴旋转INS/GPS组合的姿态误差观测也可实现垂线偏差的估计。首先,利用INS中的三个激光陀螺构建了激光陀螺组合体(LGU)并进行自主姿态测量,以LGU作为姿态基准以... 详细信息

单轴旋转INS/GPS组合导航系统的姿态误差直接受垂线偏差的影响,因此利用对单轴旋转INS/GPS组合的姿态误差观测也可实现垂线偏差的估计。首先,利用INS中的三个激光陀螺构建了激光陀螺组合体(LGU)并进行自主姿态测量,以LGU作为姿态基准以获取INS/GPS组合的姿态误差。然后,建立垂线偏差测量的观测方程和状态方程。最终采用Kalman滤波/平滑算法同时实现垂线偏差和其他系统误差的最优估计。通过对状态变量精确、合理地建模,并利用全球重力模型补偿垂线偏差信号的低频分量,从而实现垂线偏差与系统误差的解耦。通过仿真验证了该方法的可行性,仿真所用的航迹由实测数据生成。仿真结果表明该方法能够有效地测量垂线偏差的高频扰动量。由于该方法的测量精度依赖于所采用的陀螺性能,采用角随机游走较小的陀螺可以获得较好的垂线偏差测量结果。船载实验结果表明,该方法测量得到的垂线偏差数据重复性精度优于0.5″。

关键词：垂线偏差单轴旋转INS GPS 激光陀螺组合体

雷神公司的非制冷红外焦平面阵列的特性参数分析

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红外技术 2004年第3期26卷 15-18页

作者：黄宗升秦石乔王省书国防科技大学理学院长沙410073

建立模型并分析其特性参数对非制冷红外焦平面的研制有积极的指导意义。对测辐射热计的噪声、等效噪声功率、探测率、等效噪声温差等特性参数和脉冲偏置下像元的温升进行了分析,并对Raytheon公司的非制冷红外焦平面模型进行了仿真。

关键词：雷神公司红外焦平面阵列特性参数仿真热像仪非制冷测辐射热计

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基于姿态匹配的船体形变测量方法

中国惯性技术学报 2010年第2期18卷 175-180页

作者：郑佳兴秦石乔王省书黄宗升国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073

针对激光陀螺船体形变测量系统,提出了一种新的基于姿态匹配的形变测量解算方法。该方法不同于以角速度差作为观测量的惯性测量匹配法,而是基于两套激光陀螺系统的姿态信息。确立了新的形变测量滤波观测量,并建立线性量测方程。两套激... 详细信息

针对激光陀螺船体形变测量系统,提出了一种新的基于姿态匹配的形变测量解算方法。该方法不同于以角速度差作为观测量的惯性测量匹配法,而是基于两套激光陀螺系统的姿态信息。确立了新的形变测量滤波观测量,并建立线性量测方程。两套激光陀螺系统直接利用激光陀螺输出的角增量数据相对于惯性空间进行姿态更新,惯性坐标系取为各自初始时刻的载体坐标系,完全回避了系统初始对准问题,且充分利用了激光陀螺角度测量精度高的特点。仿真结果表明,该方法能够有效实现船体形变的高频精确测量,仿真测量精度优于15″,为激光陀螺船体形变测量技术进入工程应用打下了基础。

关键词：船体形变测量激光陀螺卡尔曼滤波姿态匹配

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激光测距仪的点源透过率

强激光与粒子束 2008年第7期20卷 1063-1066页

作者：张宝东秦石乔胡春生黄宗升孙可国防科学技术大学光电科学与工程学院长沙410073

通过分析柱形腔结构的激光接收机的点源透过率,论证了视场外利用杂散光干扰激光测距仪的可行性和对干扰光功率的相对需求。按照干扰光入射角度由小到大的顺序,提出了漫反射-镜面反射干扰、二次漫反射干扰和一次漫反射干扰的杂散光干扰机... 详细信息

通过分析柱形腔结构的激光接收机的点源透过率,论证了视场外利用杂散光干扰激光测距仪的可行性和对干扰光功率的相对需求。按照干扰光入射角度由小到大的顺序,提出了漫反射-镜面反射干扰、二次漫反射干扰和一次漫反射干扰的杂散光干扰机制,推导出了相应的点源透过率公式,并利用Tracepro软件进行了仿真验证。理论分析和仿真结果表明:在典型条件下为了确保在30°内可靠干扰激光测距仪,对干扰光功率的需求相对于视场内干扰时要高出5×106倍,确保80°内可靠干扰则需提高108倍。从提高光电接收系统抗干扰能力的角度指出:降低滤光片镜面反射率并使其远离探测器,可以减小漫反射-镜面反射干扰;降低接收光学系统腔内壁漫反射率,可以减小二次漫反射和一次漫反射干扰。

关键词：激光测距激光有源干扰杂散光干扰点源透过率漫反射镜面反射