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激光陀螺旋转惯导系统IMU的磁屏蔽设计及优化分析

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中国惯性技术学报 2012年第3期20卷 283-286页

作者：于旭东张鹏飞汤建勋龙兴武国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073

为了提高激光陀螺旋转惯导系统的环境适应性,需要对惯性测量单元(IMU)进行磁屏蔽设计。对IMU的磁屏蔽效率进行了理论计算和有限元仿真,对磁屏蔽材料的厚度、接缝宽度及接缝处贴片的大小等参数进行了仿真分析。利用赫姆霍兹线圈对IMU进... 详细信息

为了提高激光陀螺旋转惯导系统的环境适应性,需要对惯性测量单元(IMU)进行磁屏蔽设计。对IMU的磁屏蔽效率进行了理论计算和有限元仿真,对磁屏蔽材料的厚度、接缝宽度及接缝处贴片的大小等参数进行了仿真分析。利用赫姆霍兹线圈对IMU进行了磁敏感性测试,实验结果表明:设计的IMU磁屏蔽结构的屏蔽效率在23～30 dB范围内,磁场引起的三个激光陀螺漂移小于0.002°/h/mT,满足高精度单轴旋转惯导系统的实用要求。该方法对旋转惯导系统的结构设计及磁屏蔽设计具有一定的参考意义。

关键词：激光陀螺磁屏蔽有限元分析

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激光陀螺光学抖动加噪原理及实验

红外与激光工程 2011年第4期40卷 743-746页

作者：黄林林谢元平国防科学技术大学光电科学与工程学院湖南长沙410073

为了改善激光陀螺锁区,提高激光陀螺性能,介绍了一种通过光学抖动的方式改善激光陀螺锁区的方法,并阐述了其基本原理,分析了其主要限制因素,简述了激光陀螺机械抖动偏频后的锁区变化和加噪对锁区的影响。在此基础上进行了机械抖动加噪... 详细信息

为了改善激光陀螺锁区,提高激光陀螺性能,介绍了一种通过光学抖动的方式改善激光陀螺锁区的方法,并阐述了其基本原理,分析了其主要限制因素,简述了激光陀螺机械抖动偏频后的锁区变化和加噪对锁区的影响。在此基础上进行了机械抖动加噪、不加噪及机械抖动不加噪但合并光学抖动3种状态下陀螺性能的对比实验研究。实验结果表明:光学抖动可以起到类似机械抖动加噪的效果,改善陀螺的零偏稳定性。因此,利用光学抖动可以改善激光陀螺的锁区,而且作为一种新的改善陀螺锁区的方法具有进一步研究的价值。

关键词：光学抖动激光陀螺锁区噪声

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激光陀螺单轴旋转惯性导航系统

中国惯性技术学报 2010年第2期18卷 149-153页

作者：龙兴武于旭东张鹏飞王宇汤建勋国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073

高精度的惯性导航系统是提高舰船综合作战性能的基础。为了提高惯性导航系统的精度,采用单轴旋转惯性测量组件的方法,研制了激光陀螺单轴旋转惯性导航系统。介绍了系统的硬件组成,主要包括系统基本结构,惯性器件的主要技术参数和导航计... 详细信息

高精度的惯性导航系统是提高舰船综合作战性能的基础。为了提高惯性导航系统的精度,采用单轴旋转惯性测量组件的方法,研制了激光陀螺单轴旋转惯性导航系统。介绍了系统的硬件组成,主要包括系统基本结构,惯性器件的主要技术参数和导航计算机的组成。描述了系统的多位置初始对准方式和温度补偿方案。对该系统进行了长时间静态导航实验和跑车实验,实验结果表明:四次长时间静态导航实验峰值定位误差5d优于1nm,10d优于2nm;两次跑车实验峰值定位误差77h优于1.4nm、15d优于2.5nm。

关键词：惯导系统单轴旋转激光陀螺初始对准温度补偿

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激光陀螺POS惯性数据滤波及时延补偿

中国惯性技术学报 2011年第6期19卷 670-675页

作者：钟麦英闫东坤北京航空航天大学惯性技术国家重点实验室新型惯性仪表与导航系统技术国防重点学科实验室北京100191

激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建... 详细信息

激光陀螺作为位置姿态测量系统(POS)的核心传感器,其精度直接决定激光陀螺POS系统精度,围绕机抖激光陀螺信号去噪的需求,基于FIR滤波器建模的方法,设计了FIR数字低通滤波器;针对滤波器导致的信号延迟问题,根据FIR数字滤波器群延迟特性建模,提出了激光陀螺POS数据时延补偿方法。静态实验结果表明,设计的FIR数字低通滤波器降低了激光陀螺抖动噪声功率达80dB。进一步通过飞行实验表明,提出的方法降低了激光陀螺POS系统姿态角误差,与POS/AV510相比航向角误差由0.017°降低到0.01°,俯仰角误差由0.007°降低到0.005°,横滚角误差由0.016°降低到0.005°,满足了机载InSAR对激光陀螺POS精度要求。

关键词：位置姿态测量系统激光陀螺滤波时延补偿合成孔径雷达

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激光陀螺磁敏感机理

中国惯性技术学报 2010年第3期18卷 359-362页

作者：王卓伟湖南科技职业学院机电工程系长沙410004

为了提高激光陀螺磁场环境应用的可靠性,分析了激光陀螺敏感磁场的原理,指出激光陀螺磁灵敏度与其腔内运行的激光的椭偏度有关;对激光陀螺腔内运行激光的椭偏度进行了仿真分析,提出了激光椭偏度改善措施。实验结果表明:激光陀螺敏感磁... 详细信息

为了提高激光陀螺磁场环境应用的可靠性,分析了激光陀螺敏感磁场的原理,指出激光陀螺磁灵敏度与其腔内运行的激光的椭偏度有关;对激光陀螺腔内运行激光的椭偏度进行了仿真分析,提出了激光椭偏度改善措施。实验结果表明:激光陀螺敏感磁场强度与作用磁场的方向有关,且激光陀螺腔内运行激光椭偏度越大,其磁灵敏度就越大。通过改善激光陀螺腔内运行激光椭偏度可以减小其磁灵敏度,提高激光陀螺抗磁场干扰能力。

关键词：激光陀螺磁灵敏度椭偏度偏振态

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激光陀螺惯性测量单元系统级标定方法

中国惯性技术学报 2011年第2期19卷 185-189页

作者：吴赛成秦石乔王省书胡春生国防科技大学光电科学与工程学院长沙410073

传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求。首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发... 详细信息

传统的分立标定方法必须依靠高精度的转台提供姿态基准,不满足带减振器的惯性测量单元(IMU)和现场标定需求。首先建立了附加约束条件的陀螺和加速度计安装坐标系数学模型,根据陀螺和加速度计的输出误差方程,从惯性导航基本误差方程出发推导了惯性测量单元的系统级误差参数标定Kalman滤波模型,该模型包含了陀螺和加速度计零偏、比例因子、安装误差在内共21维标定误差状态变量,且仅以速度解算误差为观测量。依据所建立的模型和设计的标定路径对此系统级标定方法进行了仿真,仿真结果表明,陀螺和加速度计零偏估计精度分别优于0.005o/h和0.005 mg,安装误差估计精度优于1′′,比例因子误差优于1ppm,满足高精度惯导系统的标定需求。

关键词：激光陀螺惯性测量单元系统级标定误差参数辨识 Kalman滤波

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激光陀螺瞬时过锁区的分析

应用激光 2000年第4期20卷 165-166,164页

作者：杨开勇袁晓东黄云国防科技大学二系长沙410073

从相位差方程出发 ,运用理想方波作为偏频手段 ,对激光陀螺瞬时过锁区时的行为进行了探讨 ,得出只要存在锁区 ,即使是瞬时过锁区也会带来误差。

关键词：激光陀螺锁区偏频相位差方程

速率偏频激光陀螺惯导系统航向敏感误差分析与补偿

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中国惯性技术学报 2018年第5期26卷 561-566页

作者：江一夫李四海徐兵华严恭敏西北工业大学自动化学院西安710029 西安航天精密机电研究所西安710100

为了有针对性的消除激光陀螺速率偏频惯导系统的可补偿寻北误差,进一步提高航向精度,从速率偏频斜装惯性仪表的数学模型出发,对陀螺和加速度计的各项误差进行了寻北误差分析,基于捷联惯导对准误差公式给出了惯性仪表各误差源的影响量级... 详细信息

为了有针对性的消除激光陀螺速率偏频惯导系统的可补偿寻北误差,进一步提高航向精度,从速率偏频斜装惯性仪表的数学模型出发,对陀螺和加速度计的各项误差进行了寻北误差分析,基于捷联惯导对准误差公式给出了惯性仪表各误差源的影响量级。明确了引起倾斜状态航向敏感误差的主要因素,提出了以调整激光陀螺旋转轴方向陀螺零偏抵消激光陀螺标度因数不对称性误差或者速率偏频状态陀螺零位偏移的航向敏感误差补偿措施。经转台试验验证,该措施简单可靠,有效消除了倾斜状态航向敏感误差,速率偏频系统的全方位寻北精度能够从86''(3σ)提高到优于40''(3σ)。

关键词：寻北航向敏感误差激光陀螺速率偏频

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激光陀螺基片散射收集系统的设计与分析

光子学报 2011年第4期40卷 573-577页

作者：杨开勇魏志猛龙兴武刘贱平国防科学技术大学光电科学与工程学院光电工程系长沙410073

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离... 详细信息

研究了散射测量在激光陀螺用石英基片表面检测中的应用.比较发现,收集物镜比积分球更有利于体散射的消除,更适用于直接检测超光滑石英基片表面的散射测试系统.用ZEMAX设计了散射光收集物镜,使其数值孔径达到了0.4,并完全消除了轴上距离大于1.5 mm的散射点的体散射;为了消除光电倍增管输出本身随时间长漂的问题,设计了特定的散射光收集系统的结构,将散射光和反射光分时打在同一个光电倍增管上.分析发现,这种设置能有效消除光电倍增管输出随时间趋势性漂移的问题,增强了系统长时间的稳定性,有效保障了其工程实用性.

关键词：表面粗糙度表面散射体散射石英基片激光陀螺