MEMS陀螺随机误差的实验测试分析

为了减少微机械陀螺(MEMS)的误差并提高其精度,利用Allan方差法分析了MEMS陀螺的随机误差.介绍了Allan方差法的有关概念和计算方法,分析了MEMS陀螺的随机误差特性,通过对实测数据的分析处理确定了陀螺的误差系数,并与技术文档中给出的参数比较,对陀螺精度进行了评价.     

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。     

陀螺随机漂移引起的惯导系统误差特性分析

为研究陀螺随机漂移作用下的惯导系统误差发散规律,当陀螺随机漂移为白噪声时,基于静基座下的惯导系统误差方程,得到了惯导系统误差的计算方法。基于白噪声的统计特性,理论推导了惯导误差方差的解析解,并分析了各因素对惯导系统误差的影响。基于理论推导公式,对白噪声作用下的惯导系统误差做了仿真计算。结果表明:在陀螺随机漂移作用下,惯导系统误差与航行纬度有关。方差中包含舒拉、傅科、地球三种周期振荡和非周期项。其中的非周期项与陀螺漂移率的方差成线性关系,同时是时间的斜坡函数;经度误差的方差中,三种周期性振荡受非周期项的调制作用,振荡幅值随时间线性增大。     

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。     

Kalman滤波器虚拟噪声补偿技术在陀螺随机常值漂移标定中的应用

采用Kalman滤波器对船用捷联惯性导航系统中的陀螺随机常值漂移进行标定，面临的一个重要问题是由于模型不准确，包括噪声统计特性不准确，导致估计值精度下降甚至发散。针对这一问题，本文运用自适应Kalman滤波的虚拟噪声补偿技术对陀螺随机常值漂移进行标定，收到较好的效果。     

船用陀螺漂移误差模型辨识及其应用

在对船用陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼滤波算法对捷联陀螺漂移数据进行了处理，以提高陀螺静态漂移误差系数的估计精度，并把得到的陀螺漂移误差模型实时补偿到捷联系统中，得到了满意的效果。     

船用陀螺漂移误差模型辨识及及其应用

在对船用陀螺漂移数据建立时间序列模型的基础上，采用卡尔曼滤波算法对捷联陀螺漂移数据进行了处理，以提高陀螺静态漂移误差系数的估计精度，并把得到的陀螺漂移误差模型实时补偿到捷联系统中，得到了满意的效果。     

船用捷联挠性陀螺在线动态标定方法研究

针对逐次启动时船用捷联挠性陀螺静态确定性漂移误差重复性差的特点，结合神经网络的强自学习性，自适应能力及非线性变换性，通过采用函数型神经网络对捷联陀螺静态漂移误差系数进行了非线估计，解决了捷联陀螺逐次启动时静态漂移误差系数的在线动态标定问题。     

微机械陀螺随机漂移误差分析与建模

对微机械陀螺的随机漂移进行辨识与建模研究可对随机漂移进行一定的补偿,从而提高陀螺的精度。利用时间序列分析方法,建立了某型微机械陀螺随机漂移的ARMA模型,并且验证了该模型的适用性。     

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。     

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。     

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％。     

基于差动电容和变压器电桥的陀螺转子偏移测量研究与影响因素分析

利用超导体的Meissner效应实现转子悬浮的超导陀螺转子会因为各种原因而偏离球腔中心,准确测得转子的偏移并使转子稳定在球腔中心,成为实现陀螺转子超导支承的关键。文章首次提出了基于差动电容传感器与变压器电桥的超导陀螺转子的偏移测量方案并给出了各参数之间的关系,该方案能同时测量出转子偏移的大小和转子偏移的方向。然后着重分析了影响陀螺转子偏移测量精度的因素并给出了各种因素综合影响实例的仿真结果,指出差动电容传感器的分布电容、陀螺转子的零电位、模型误差等是影响测量精度的主要因素,提出了降低不利影响的方法和模型适应范围,从而使输出电压与转子偏移量间呈较好的线性关系。     

随机波浪作用下船舶倾覆前持续时间的研究

本文建议采用在随机波作用下船舶保持不倾覆状态所能持续的时间作为表征船舶稳性的指标。由于波浪外载荷随机性的特性 ,这一持续时间是一个随机变量 ,和某一概率相联系。本文运用马尔科夫过程理论和首次通过的概念研究确定这一持续时间和相应的概率。并将理论计算的结果与模型试验的结果进行了比较 ,两者之间有较好的吻合。     

Stochastic averaging for estimating a ship roll in random longitudinal or oblique waves

In this work, the C11 container ship is taken as an example to analyze its rolling performances in random longitudinal or oblique waves. Firstly, a dynamic model of C11 roll in random waves is improved, and it is verified by the model test and numerical simulation. Mathematically, this dynamic model is a one-dimensional stochastic differential equation with random parametric (and external) excitation. Secondly, an enhanced stochastic averaging method is proposed to solve this stochastic differential equation. The validity of the solutions was verified by Monte Carlo simulation. At last, the probabilistic characteristics of the extreme rolling response were investigated based on the calculated results using enhanced stochastic averaging method. According to the analysis, some advices for ship's manoeuvring can be put forward when ships are navigating in random waves.     

船体在疲劳和腐蚀损伤下的可靠性

在疲劳和腐蚀作用下，船体梁舯剖面模数折减，导致极限承载能力下降，在此基础上进行可靠性分析。文中腐蚀率是一个有常数平均值的随机变量，疲劳裂纹根据Paris公式计算，当静水弯矩和波浪弯矩的组合值超过船体梁极限承载能力时，发生船体梁失效。以一艘散货船为例，计算其可靠性随时间的变化。计算结果可为船东和船级社评估船舶营运期间疲劳和腐蚀对船舶可靠性的影响提供参考。     

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.     

船舶操纵的自整定PID参数模糊控制器研究

船舶操纵是一个非线性、高阶的时间滞后过程，并受各种不确定的环境干扰。由于传统的ＰＩＤ调节器的操纵性能不能令人满意，故本文提出一种模糊推量功能实现ＰＩＤ参数自整 控制。它能根据船舶动态特性的变化，自动重新整定ＰＩＤ参数，从而改善了操纵性能和鲁棒性。     

陀螺转子形状及变形分析和对陀螺性能的影响

介绍了新型陀螺仪转子的一些结构特性和材料组成。分析了会引起转子表面形变的几种因素,利用小波有限元方法根据工作环境对陀螺转子进行了离心变形、温度变形、压力变形以及这三种载荷下的耦合变形进行了仿真分析,分别给出了转子的形变分布矢量图。提出由于光子压力而产生的变形但没有定量分析,最后分析了由于转子的变形的而使转子表面不规则对陀螺性能产生的负影响,可以用这些参数来预测陀螺漂移性能,也可以通过数学方法来补偿由于转子表面形变而带来的干扰力矩,也为转子的设计和进一步优化提供了重要的参考依据。     

船舶受非均匀风力的计算方法

在船舶航海性能及航泊机动的定量分析中,通常以均匀风取代实际的非均匀风,从而影响了定量分析的精度及分析的可靠性。现提出一种新的计算作用在船舶非均匀风力的方法。仿真表明,该方法是可行的。