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基于单轴光纤陀螺的曲线桥线形检测方法研究

半导体光电 2022年第5期43卷 992-998页

作者：柳苗姜永生甘维兵胡文彬王早姜茹涂世宇武汉理工大学信息工程学院武汉430070 交通运输部水运科学研究所北京海淀100088 武汉理工大学光纤传感技术与网络国家工程研究中心武汉430070

针对现有基于单轴光纤陀螺的惯性检测系统无法用于曲线桥结构线形的局限,提出了一种基于单轴光纤陀螺的曲线桥有轨线形检测方法。首先,阐述了基于单轴光纤陀螺的直线桥线形检测原理、陀螺的误差来源和曲线桥检测难点,根据导航算法对单... 详细信息

针对现有基于单轴光纤陀螺的惯性检测系统无法用于曲线桥结构线形的局限,提出了一种基于单轴光纤陀螺的曲线桥有轨线形检测方法。首先,阐述了基于单轴光纤陀螺的直线桥线形检测原理、陀螺的误差来源和曲线桥检测难点,根据导航算法对单轴光纤陀螺检测弯道线形可行性进行分析;然后,搭建曲线型试验轨道和一套轨道检测小车及无线线形采集系统;最后,将集成好的线形检测系统在试验轨道上测试,通过改变试验轨道形变程度构造不同试验工况,将实际测量结果与千分尺测量结果对比以验证理论的可行性和准确性。结果表明,该方法可以识别不同工况下曲线型轨道形变程度,测量精度优于1 mm,具有测量原理简单、系统实现和检测成本低的优势,结合桥梁检测轨道的配备,可为各类大型桥梁提供不封桥、不停运形变检测新思路。

关键词：单轴光纤陀螺曲线桥有轨测量桥梁形变

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基于单轴光纤陀螺的转位寻北仪设计

基于单轴光纤陀螺的转位寻北仪设计

作者：张志豪中北大学

学位级别：硕士

随着导航事业的不断发展,人们对实时性、高精度的定位装置的要求也越来越高。目前,国内外寻北装置较激光陀螺、微机械陀螺偏多;而光纤陀螺寻北仪正处于发展阶段,本文针对单轴光纤陀螺设计出一种高精度的转位寻北系统,该系统可以在上位... 详细信息

随着导航事业的不断发展,人们对实时性、高精度的定位装置的要求也越来越高。目前,国内外寻北装置较激光陀螺、微机械陀螺偏多;而光纤陀螺寻北仪正处于发展阶段,本文针对单轴光纤陀螺设计出一种高精度的转位寻北系统,该系统可以在上位机上实时显示载体的姿态角。本文根据寻北仪的技术指标,采用单轴光纤陀螺作为姿态角获取的重要传感器,采用XC7Z020作为下位机的主控芯片,主要负责光纤陀螺数据的采集、加速度计数据的采集、温度传感器DS18B20数据的采集,并将这些数据进行编帧处理,通过RS232总线将数据发送到用Qt编写上位机,在上位机上实时显示载体的姿态角。为了提高寻北精度,本系统采用转位控制模块来提高光纤陀螺在寻北过程中转位精度,该模块采用PID模型补偿法来消除转台在旋转过程中产生的转位误差,以此来提高光纤陀螺寻北采用的四位置法和多位置法实验过程中转动转台角度的精度;除了物理结构造成的寻北误差,还有温度漂移以及其他噪声都会对光纤陀螺寻北精度造成干扰;为了消除温度漂移带来的寻北精度误差,本文采用温漂补偿模型来消除因温度变化导致寻北发生偏移。对于其他噪声,本文采用ALLAN方差分析法对其他噪声进行建模分析,并采用小波滤波算法,对其他噪声进行抑制消除;在上位机上显示载体姿态角以此来检验各个模型的滤波效果。最后,对附着在倾斜载体上光纤陀螺寻北建立四位置寻北模型。通过上述测试,本系统设计的光纤陀螺转位寻北仪完全满足技术指标要求,寻北精度为0.01°。

关键词：单轴光纤陀螺转位控制 PID模型补偿法温漂补偿 ALLAN方差分析法

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基于单轴光纤陀螺的车载组合导航系统设计

工业控制计算机 2020年第3期33卷 122-124页

作者：李嘉晶张岳哈尔滨工程大学自动化学院黑龙江哈尔滨150001

针对陆上车辆导航定位设计了一种基于单轴光纤陀螺的简化惯导系统(Reduced Inertial Sensor System,RISS),该系统由一个单轴光纤陀螺、三个加速度计和一个倾角传感器组成。为获得较高精度的航向信息利用双天线GPS和RISS进行组合,构成双... 详细信息

针对陆上车辆导航定位设计了一种基于单轴光纤陀螺的简化惯导系统(Reduced Inertial Sensor System,RISS),该系统由一个单轴光纤陀螺、三个加速度计和一个倾角传感器组成。为获得较高精度的航向信息利用双天线GPS和RISS进行组合,构成双天线GPS/RISS组合导航系统,应用卡尔曼滤波技术实现数据融合,并进行仿真实验和跑车试验验证所设计系统的合理性。仿真实验结果证明双天线GPS/RISS组合导航系统与GPS/RISS组合导航系统相比,航向精度得到显著提升。跑车实验结果表明,设计双天线GPS/RISS组合导航系统的位置误差小于2m,航向角误差小于1°,能满足车载导航定位定向需求。

关键词：简化惯导系统单轴光纤陀螺双天线GPS 组合导航卡尔曼滤波

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煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

工矿自动化 2019年第8期45卷 92-96页

作者：燕斌程建远蔡远利李萍冯宏西安交通大学电子与信息工程学院陕西西安710077 中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,... 详细信息

针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题,设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例,介绍了寻北系统的基本原理,并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差,建立了非线性加速度误差补偿模型;针对光纤陀螺的随机漂移误差,采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明,减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度,满足煤矿井下钻探需求。

关键词：井下钻探钻机开孔定向仪寻北系统单轴光纤陀螺四位置寻北误差补偿

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组合陀螺测试系统的设计与实现

西安工业大学学报 2011年第3期31卷 271-278页

作者：王健戴俊洁郭全民西安工业大学电子信息工程学院西安710032

为提高惯性导航系统的主要性能参数精度,运用IFOG测试标准规范的性能指标测试方法,在PXI硬件测试平台和SGT320E型三轴多功能转台上,通过建立LabVIEW的信号处理模块,设计出了单轴光纤陀螺测试系统.实验结果表明:测试系统实现了光纤陀螺... 详细信息

为提高惯性导航系统的主要性能参数精度,运用IFOG测试标准规范的性能指标测试方法,在PXI硬件测试平台和SGT320E型三轴多功能转台上,通过建立LabVIEW的信号处理模块,设计出了单轴光纤陀螺测试系统.实验结果表明:测试系统实现了光纤陀螺组合的电压/电流监测,电压、电流偏差低于10%;完成了PXI控制系统对转台转速、方向的控制和光纤陀螺的标度因数、零偏、分辨率等性能指标的测试功能,得到测试标度因数精度为±10%,零偏小于0.2°/s,分辨率小于0.03°/s.

关键词：电流传感器电压传感器 PXI系统虚拟仪器技术单轴光纤陀螺