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中国惯性技术学报 2008年第3期16卷 290-293页

作者：郑子扬王庆王宇东南大学仪器科学与工程学院南京210096

为了降低噪声对光纤陀螺(FOG)寻北的影响,提高寻北速度和精度,提出了一种基于粒子滤波(PF)的光纤陀螺寻北方案。首先基于单轴光纤陀螺能够敏感地球自转角速率水平分量的输出特性,建立非线性光纤陀螺寻北系统的状态空间模型和观测模型。... 详细信息

为了降低噪声对光纤陀螺(FOG)寻北的影响,提高寻北速度和精度,提出了一种基于粒子滤波(PF)的光纤陀螺寻北方案。首先基于单轴光纤陀螺能够敏感地球自转角速率水平分量的输出特性,建立非线性光纤陀螺寻北系统的状态空间模型和观测模型。根据粒子滤波的基本原理,以及在解决非线性系统估计问题上的优势,利用粒子滤波来解算出光纤陀螺敏感轴与真北方向的夹角。仿真实验结果表明,该方案不仅可以在20至30倍采样时间间隔内快速获得寻北结果,而且可以有效解决光纤陀螺常值漂移和随机噪声的影响,其精度优于基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的寻北结果。

关键词：粒子滤波光纤陀螺寻北方案扩展卡尔曼滤波

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基于光纤陀螺的捷联寻北仪误差分析

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光电工程 2011年第5期38卷 46-51页

作者：王丽芬谢英杨功流王艳永北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院北京100191

光纤陀螺寻北仪的静态误差包括陀螺误差、倾斜角测量误差、安装误差、转位控制误差、物理量(纬度、地球重力加速度)误差等。分析各种误差对四位置寻北精度的影响机理,重点详细推导误差模型,并进行仿真验证。仿真结果表明:陀螺精度对寻... 详细信息

光纤陀螺寻北仪的静态误差包括陀螺误差、倾斜角测量误差、安装误差、转位控制误差、物理量(纬度、地球重力加速度)误差等。分析各种误差对四位置寻北精度的影响机理,重点详细推导误差模型,并进行仿真验证。仿真结果表明:陀螺精度对寻北精度的影响最大;转位误差和安装误差的影响大于倾斜角测量误差影响,纬度误差影响最小;同时,除安装误差外,其他误差对寻北精度影响的大小都随纬度的增高而增大。在对各种误差深入分析的基础上,指出提高寻北精度的可行性方案,为高精度光纤陀螺寻北仪的研制提供了理论基础。

关键词：光纤陀螺寻北仪误差分析寻北方案

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基于MEMS陀螺的全温寻北定向技术研究

基于MEMS陀螺的全温寻北定向技术研究

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作者：秦小娟重庆邮电大学

学位级别：硕士

陀螺寻北仪具有寻北精度高,测量时间短,全天候自主寻北及不受气候条件限制的优势,但该类寻北仪对陀螺精度和零位漂移误差等性能提出了很高的要求,长期以来都只能采用光纤或者动调类型的高精度、低零漂陀螺来完成寻北功能。微机电系统（M... 详细信息

陀螺寻北仪具有寻北精度高,测量时间短,全天候自主寻北及不受气候条件限制的优势,但该类寻北仪对陀螺精度和零位漂移误差等性能提出了很高的要求,长期以来都只能采用光纤或者动调类型的高精度、低零漂陀螺来完成寻北功能。微机电系统（Micro-electro Mechanical System,MEMS）陀螺具有结构简单、体积小、抗冲击振动、寿命长和成本低等其他惯性传感器所不兼具的优点。现阶段,随着制造工艺不断改善,MEMS陀螺精度不断提高,但其分辨率和定向精度距实现绝对寻北还存在一定距离;同时在温变测量环境中,其零偏噪声高于定向所需分辨率,导致无法实现具有工程应用价值的MEMS陀螺寻北功能。根据上述问题,本文研究基于MEMS陀螺的寻北定向技术,通过MEMS陀螺噪声分析、全温特性研究,提出了温度补偿算法及MEMS陀螺寻北新方案,完成了传感数据从器件到系统的分级噪声滤除,最终实现了MEMS陀螺的全温寻北功能,且在全温范围内将方位角误差控制在了2°以内。综上,本文从以下几个方面进行MEMS陀螺的寻北技术研究。1、阐述了MEMS陀螺寻北的研究背景及意义,介绍了MEMS陀螺工作原理及陀螺寻北原理,并归纳了目前陀螺常用的几种寻北方法（包括二位置寻北、四位置寻北、多位置寻北和连续旋转动态寻北）及各自的优缺点,以及针对MEMS陀螺的特性对其寻北可行性进行讨论,明确本论文的研究重点在于提升MEMS陀螺测量精度和寻北系统的精度。2、针对MEMS陀螺在复杂温变环境下的零位漂移,分析MEMS陀螺的温度特性,进而提出了基于MEMS陀螺的粒子群优化径向基函数神经网络全温零偏补偿算法,与径向基函数神经网络相比,其Y轴MEMS陀螺的零偏减小了34.2%,Z轴MEMS陀螺零偏减小了约32.8%;与正则化粒子群优化径向基函数神经网络相比,Y轴MEMS陀螺零偏减小了约20.5%,Z轴MEMS陀螺零偏减小了26.2%。另外,针对MEMS陀螺的零偏噪声,使用小波滤波对其原始数据进行滤波处理,将Y轴MEMS陀螺的零偏不稳定性从0.0366°/h降低到0.0107°/h,将Z轴MEMS陀螺的零偏不稳定性从0.0175°/h降低到0.0064°/h。3、提出了一种分段式寻北新方案,此方案结合四位置寻北和连续旋转动态寻北方法,并利用水平方向Y轴和Z轴MEMS陀螺敏感轴所得到的融合寻北值作为最终寻北结果,对比只使用四位置寻北方法所得到的寻北精度提升了35.2%。最终将滤波处理、温度补偿后的MEMS陀螺运用于本文提出的分段式寻北新方案,将全温范围内的定向测量误差控制在了2°以内,实现了有工程应用价值的MEMS陀螺寻北功能。

关键词： MEMS陀螺寻北方案温度补偿噪声滤除

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