船用光纤陀螺随机漂移分析与研究

随机漂移是影响船用光纤陀螺精度的主要因素。对随机漂移进行建模并在系统中加以补偿是提高船用光纤陀螺及其导航系统精度的关键。本文对可用于精密仪器随机漂移研究的Allan方差法加以改进,将数字信号处理中加窗函数的方法应用于计算Allan方差,解决了某些频段内由于频混造成的随机漂移表征不唯一的问题。通过对光纤陀螺实测数据进行计算,得出各种随机漂移的系数,实验证明这是对光纤陀螺随机漂移进行研究的有效方法。     

Matlab在液浮陀螺随机漂移建模中的应用

介绍陀螺随机漂移数据处理与模型建立过程,基于时序建模理论并结合实测的液浮陀螺随机漂移数据,利用Matlab自带函数,建立液浮陀螺随机漂移的平稳时间序列模型,避免了繁琐的编程,减少了建模的计算量,有效提高了模型的精度和效率.     

基于SVM的光纤陀螺标度因数建模研究

针对光纤陀螺(FOG)标度因数随温度呈非线性变化的特性,提出采用支持向量机对标度因数进行建模的方法,以减小光纤陀螺输出误差.利用实验数据对支持向量机对进行训练,获得标度因数的温度模型从而提高FOG的精度.同时将支持向量机对标度因数进行建模的结果与传统的最小二乘建模结果进行比较,验证采用支持向量机对标度因数建模是非常有效的.     

光纤陀螺零漂建模及在惯性导航误差方程中的应用

陀螺漂移误差是影响惯性导航系统误差的主要因素,经典的卡尔曼滤波理论应用于惯性导航系统初始对准,可以大大提高其对准精度.但陀螺漂移是无规律的有色噪声序列,需要建立漂移的数学模型将有色噪声序列转换成白噪声序列.介绍了光纤陀螺零漂数据的ARMA建模,并将其转化成状态空间模型应用于惯性导航系统的误差方程.     

光纤陀螺仪建模技术初探

作为新一代的光学陀螺仪，光纤陀螺的性能决定着惯性参考系统的精度，为了提高光纤陀螺的精度，详细分析了陀螺随机漂移的统计特性，对实际采集的捷联陀螺漂移信号进行了分析、建模，同时采用kalman滤波，对陀螺随机漂移进行了补偿仿真，结果表明用ARMA模型描述陀螺随机漂移是合适的。     

光纤陀螺信号的采集与处理

介绍了一种利用LABVIEW采集光纤陀螺输出信号的方法。通过PC机上的RS232接口与光纤陀螺相连,利用LABVIEW中的串行通信模块实现及对光纤陀螺数据的采集。分析了光纤陀螺的静态输出信号,为了抑制光纤陀螺随机噪声,利用五点三次平滑、数字滤波、小波变换分析法对光纤陀螺静态输出数据进行了滤波处理,利用Allan方差分析了各误差源的幅度,结果表明:小波阈值滤波的方法能够有效的补偿光纤陀螺的随机误差。     

船用光学陀螺动态随机误差特性分析方法

惯性技术是舰船自主获取运动方位、姿态信息的重要方法之一,而激光和光纤陀螺已成为惯性导航、制导和动态精确测量的核心元器件,研究其随机误差特性对于提高舰船作战和测量具有非常重要的意义。介绍了光学陀螺随机误差特性和基于统计特性的随机误差分析方法,为更有效地测试和分析时变噪声环境下的陀螺特性,采用Allan方差(Avar)和动态Allan方差(DAVAR)来识别和分析陀螺输出数据。对比分析了纯白噪声特性和光纤陀螺实验数据中随机噪声类型和水平的辨识结果。结果表明,DAVAR能对光学陀螺长时间运行下的时变噪声特性进行有效识别和分析,准确地反映陀螺的动态特性。     

对角神经网络陀螺随机误差建模研究

首先,采用对角神经网络(DRNN)对陀螺的随机误差进行建模。给出DRNN的结构与数学模型,说明DRNN作为内递归网络在建模时不必知道模型阶次;然后,利用LM算法优化BP算法,导出DRNN适用的LMBP算法对网络进行训练;最后,利用DRNN对光纤陀螺随机误差建模,并与陀螺随机误差建模常用的ARMA模型和外递归BP网络进行对比,通过仿真定量分析DRNN的建模效果。仿真结果表明,DRNN比其他方法更加有效便捷。     

小波分析在光纤陀螺寻北中的应用

对某型光纤陀螺仪的实测信号进行了分析。为了降低噪声对光纤陀螺寻北的影响,提高寻北精度,利用五点三次平滑、数字滤波、小波变换分析法对光纤陀螺静态输出数据进行了滤波处理,通过对比滤波前后陀螺的输出曲线、标准差以及频谱图,可以发现：小波阈值滤波能够有效的补偿光纤陀螺的随机误差。通过小波分析可以显示出陀螺低频信号的发展趋势。利用去噪后的数据进行二位置寻北计算,结果表明：小波分析可以使精度提高29．8％。     

基于多尺度随机动态模型的惯性器件数据融合估计

结合离散小波变换、动态系统理论及随机过程理论,建立了以尺度为变量的多尺度随机动态模型,并给出状态基于多尺度随机动态模型的多尺度递归数据融合算法,实现了在状态基于全局观测信息的优化估计值。该算法可以在无状态模型情况下进行数据融合,适用于难以获得或获得的状态模型不精确的情况。将此方法用于陀螺信号处理中,通过不同尺度下陀螺观测值的融合,陀螺信号的精度有明显的提高。仿真和实验均证明该算法是一种有效的数据融合算法。     

光纤陀螺干扰信号探测

介绍了一种利用小波模极大值检测光纤陀螺干扰信号的方法。对实测的光纤陀螺干扰信号采用连续小波变换,通过分析小波变换模极大值线的特点,提出了光纤陀螺扰动信号探测的小波模极大值线方法,并进行了实验验证。结果表明：小波模极大值方法能够有效的对光纤陀螺干扰信号进行检测和定位。     

基于前向线性预测和小波的FOG信号降噪算法研究

针对光纤陀螺输出信号的噪声,提出了一种处理该噪声的前向线性预测滤波与小波变换相结合的级联滤波方法,以前向线性预测滤波作为前段滤波器,采用DB4小波函数的强制阈值小波变换作为第二级滤波器。运用Allan方差法对级联滤波结果进行了分析,结果表明该级联滤波能取得较好的光纤陀螺信号降噪效果。     

Research and implementation of digital detection method on closed loop FOG

In the strapdown inertial navigation system, the Fiber Optical Gyro(FOG) must have high precision to give accurate navigation information. In this paper, a digital closed loop detection method based on the ramp wave modulating technigue is introduced. DSP and FPGA have many advantages in digital signal processing. In the design, by using DSP,a complex arithmetic operation is completed to meet the needs of closed loop control of FOG within a short time. All kinds of control signals are produced easily by FPGA, under which DSP could work properly. Combining the DSP and FPGA,the detecting method is implemented successfully. In the end, the result of test and performance is given. From the result we can conclude that the precision of FOG is improved and the noises are limited to a low level.     

基于复合建模方法的轴系扭转振动特性及仿真

为了提高主机轴系计算准确度,本文提出了一种新型的主机轴系建模方法,该方法将主机轴系分为连续子系统和离散子系统。推进轴段如螺旋桨轴、中间轴、螺旋桨及法兰划分为连续子系统,柴油机曲轴端划分为离散子系统。分别应用波分析法和多自由度动力特性分析,得到连续子系统和离散子系统的控制方程,同时通过边界条件将两个子系统动态刚度矩阵连接,推导出全局控制方程。对某型主机轴系扭转振动计算进行了仿真分析,并与传统建模方法比较。从计算结果可知,在高阶模态上,新型建模方法计算更精确,更接近真实振动状态,同时在保证相同计算精度的情况下,新型建模计算方法计算时间和计算资源占用较少,相对更为简便。同时,新型建模方法克服了当模态节点集中于轴段时,传统建模方法由于将轴系等效为一至两个质量单元而引起的节点偏移所带来的误差,这在实际主机轴系计算特别是长推进轴和刚度较低的轴系中具有重要意义。     

基于多普勒和光纤陀螺水下机器人导航系统研究

对基于DVL和FOG的导航方法进行研究,设计了导航方法的无缆水下机器人导航系统,分析导航系统的主要误差源,采用扩展Kalman滤波算法辨识传感器的安装偏差,通过湖试数据验证了该算法的稳定性和正确性。     

基于多层次模型的波函数法在凹域问题应用研究

波函数法（Wave Based Method，WBM）是近年来发展的基于间接 Trefftz 理论的结构—声辐射中频问题的一种重要方法。 WBM 函数收敛的充要条件是分析域为凸域。为提高使用 WBM 理论的应用范围和应用效率，根据多层次模型，提出了补域概念用于解决凹域问题。最后，以一个周边简支矩形薄板为例进行验证数值，计算结果表明了方法准确性和有效性。     

弹性船体波激响应时域过程的数值模拟

本文从入射波的波浪现实出发，用非线性水弹性积分─微分法进行船体运动和结构动响应的时间历程模拟，直接将试验测量结果与理论计算在时域内作比较，这有利于揭示砰击和上浪等非线性瞬态作用导致冲荡响应的力学机理。这种模拟及其验证方法避免了对理论和试验结果的统计特性进行比较时，因子样长度的限制和数据处理过程所带来的不确定性，比峰值比较更能说明波激响应数学模型的精确性和可靠性。