IMU中MEMS惯性器件的温度补偿方法

MEMS器件目前使用已经比较普及,陀螺器件的温度补偿技术的应用也已经相当广泛,但在补偿过程中,由于MEMS器件本身重复性和精确性都比较差的特点,测量数据波动比较大,高低温实验温度曲线往往不能重合,而且测量过程中经常出现异常点,这给进行曲线拟合与标定带来了一定的问题.文章阐述了对一种采用MEMS陀螺作为其惯性器件的小型化IMU进行高低温补偿的实验方法,在实际高低温实验标定过程中,对实验出现的高低温度曲线不重合以及数据波动比较大的情况,进行比较有效的曲线拟合,使对MEMS陀螺器件的温度补偿达到比较理想的效果.     

力平衡半球谐振陀螺的信号检测

根据半球谐振陀螺的动力学方程和闭环反馈理论,推导出离散激励器和信号检测器在壳体环向的角度配置;研究了在力平衡模式下半球谐振陀螺的信号闭环检测方法.当陀螺壳体绕中心轴旋转时,由于哥氏效应,谐振子振型相对壳体产生进动,通过控制双点激励力的幅值比,实现振型对壳体转动角度的跟踪,从而完成半球谐振陀螺在力平衡模式下的信号检测.     

单轴旋转对船用激光惯导系统定位误差的影响

激光惯导旋转调制技术是一种自校正方法,其补偿手段是在不依赖外部导航信息的前提下,自动补偿陀螺漂移和加速度计零偏引起的系统导航误差.该旋转调制技术已经在国外舰船型号上成功应用,通过对陀螺和加速度计常值漂移、安装误差、标度因数误差等因素在单轴旋转下的调制情况进行了研究.系统设计中,通过计算机仿真分析了系统在旋转和非旋转情况下各误差因素对系统定位误差的影响.仿真表明,采用单轴旋转调制技术能够抑制长期的定位误差发散,在角运动状态下旋转系统能比无旋转系统保持更好的姿态精度.     

陀螺支承结构的声信号提取及其频率特性分析

针对目前缺乏陀螺支承结构故障在线检测方法的现状,分析了通过检测声信号来分析陀螺支承结构故障的方法.提出了陀螺声信号频率与陀螺马达转速间的关系,并建立了测量数据模型.根据陀螺声信号微弱、测量噪声复杂的特点,提出利用相参处理技术提取陀螺声信号多普勒频率的方法.对某型电控罗经的实验测量结果表明,相参处理技术能够提取微弱的陀螺声信号,验证了陀螺声信号频率与陀螺马达转速间的关系,得到了陀螺支承结构声信号的频率特性,为进一步研究故障检测算法提供了基础.     

捷联系统圆锥优化算法研究

传统的捷联姿态算法采用角增量计算旋转矢量.而对于采用光纤陀螺、微机械陀螺等新型惯性传感器的捷联系统,陀螺输出信号为角速率.通过角速率积分得角增量会带来计算误差.因此,以角速率作为圆锥算法的输入信号.参照传统算法,用角速率表示旋转矢量的微分方程,以角速率的叉乘项拟合圆锥误差项,并且在典型圆锥环境中计算多项式的系数.推导出一组改进的圆锥补偿算法,并给出新算法的误差漂移表达式.采用典型圆锥环境测试新算法的性能,当算法的输入为角速率时,新算法的精度比较传统算法有显著的提高.     

CLP—2型陀螺罗经温度误差的补偿

本文根据CLP型陀螺罗径的特点,在理论上对由于环境温度的变化而引起的罗经误差进行分析,又根据这个分析,独创地提出了补偿这个误差的方法,即以人为形成的陀螺干扰力矩来补偿自然形成的陀螺干扰力矩,进而补偿了由于温度变化引起的罗经误差。既不增加结构上的复杂性,也不增加任何补偿电路,就达到了补偿目的。而且文中又以实例阐述了补偿办法和步骤。     

对红外热象仪所测两相流动壁面温度数据的标定

采用红外热像仪来较精确、非接触、连续地测定了管内气-水两相流温度分布.在实际测温中发现:影响红外热像仪测下精度的因素很多.为了获得满足实验要求的温度数据,用精度为0.5%的热电偶测得管外擘若干点的温度,并依据热电偶的测温标定相同表面辐射条件下红外热像仪对应点的温度值,这样可拟合出二者的函数关系,文中用经验证后的关系式,较准确而连续地测定出管道外壁的温度值,据此得到了管内两相流的起沸点及温度分布.     

奇异值分解故障检测法在捷联惯导中的研究

陀螺仪是惯导系统的核心元件,文章针对光纤陀螺信号的特点,将奇异值分解算法（SVD）应用于陀螺故障检测中,该方法不仅能检测出单个陀螺发生故障的情况,而且还能有效地检测出两个陀螺同时发生故障的情况,有效提高了系统的可靠性。文中以六个单自由度陀螺冗余惯性导航系统为研究对象,合理地布置测点,实现了对系统中关键的部件进行状态检测,仿真结果验证该方法是可行的。     

基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法

惯性器件(陀螺仪和加速度计)的性能直接影响惯导系统的精度,针对传统提高惯性器件精度途径存在的弊端,本文提出一种基于旋转机构的加速度计误差标定与补偿方法。通过将加速度计输出与输入之间的关系转换为与旋转角之间的关系,利用最小二乘法估计出加速度计的零偏、比例系数、比例系数的非线性误差系数及交叉耦合误差系数,并进行相应的误差补偿。实验结果表明,利用旋转机构能够在100 s内准确估计出加速度计的各项误差系数,经补偿后能消除误差中的倍频分量,使加速度计输出精度大大提高,具有准确、高效、易操作的特点。     

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％。     

高精度石英挠性加速度测量装置的结构设计与研究

加速度测量设备是现代水下航行器操纵控制系统中不可缺少的关键器件之一,其性能的好坏在整个系统中起着关键性的作用.本文首先介绍了石英挠性加速度测量装置的工作原理,然后针对磁场和温度变化影响石英挠性加速度计标度因数和零偏的稳定性问题,提出屏蔽结构设计和温度控制结构设计优化方案,并对优化效果进行预估计算.结果表明,经结构优化后加速度测量装置的测量精度明显提升.     

智能手机在船舶稳性实验中的应用（英文）

The inclining experiment is the only regulatory tool to assess ship stability. This experiment is a time consuming process for both real-life tests and ship model experiments. The difficulty is mainly due to a bias in the measurement of heel angle. Nowadays, digital inclinometers are available, but they are expensive. In this study, the use of a smartphone application is presented for ship inclination and rolling-period tests. The idea consists of using accelerometer and gyroscope sensors built into the current smartphones for the measurements. Therefore, some experiments are carried out on an example trawler model to exhibit the uses and advantages of this method. The obtained results are in good agreement with those provided from the pendulum method and natural roll-period test. This application is new, easy, and more accurately assesses metacentric height during the inclining and rolling-period tests.     

海港工程钢筋保护层厚度分析

钢筋保护层厚度在保证钢筋与混凝土之间粘结、提高结构耐久性寿命方面发挥着巨大作用。先从钢筋保护层厚度实体检测出发,结合现行水运工程规范标准对检测结果偏差进行分析,分别讨论了钢筋保护层厚度偏差与结构耐久性以及结构承载力的关系。达到引起工程建设各方的重视、提高海港工程钢筋保护层的控制质量的目的。     

电渗法处理大连大窑湾超软土室内试验

介绍了大连大窑湾超软土室内电渗试验,通过试验确定了能取得良好电渗效果的电流密度.试验研究表明:电渗出水速率与通电电流有很好的线性关系,与温度也有较好的相关性;在试验后期,间歇通电可明显提高电渗效果;电渗产生的微裂隙与电势分布关系密切.     

全球定位系统和全球卫星导航系统伪距综合法

论述了综合GPS、GLONASS伪距测量值获取定位信息的滤波方法。GPS、GLONASS的坐标系、时间系统、工作频率不同，不同卫星的方位、高度各不相同，因而其测距的系统误差也各不相同，通常的方法是用GPS和GLONASS的钟差2个参数来描述不同系统卫星的系统误差，需用5颗卫星来定位，且精度受限。采用扩展状态维数，对不同卫星的系统误差进行在线估计的滤波方法，可以有效地改进卫星定位的精度。同时既可以用多星定位，充分利用测量信息，也可在任一系统的l颗卫星可用时，给出测者的最优估计位置信息，改进了双星系统的导航性能。     

Flow resistance characteristics of water in narrow annulus during heat exchange

Considering the special resistance characteristics of fluids flowing through ducts with small gaps, experiments are per-formed to investigate the resistance characteristics of single-phase water, which is forced to flow through vertical annuli. The gap sizes are 0.9, 1,4 and 2.4ram, respectively. The experiments are conducted under condition of 1 atm. The water in the annuli is heated by high temperature water reversely flowing through the inner tube and the outer annulus. The results show that the flow pattern begin to change from laminar to turbulent before Reynolds number approaches 2000, the flow resistance in annulus has llttie relations with the temperature difference and ways of being heated, but mainly depends on the ratio of mass flux to the width of annulus.     

Improving assimilation of SeaWiFS data by the application of bias correction with a local SEIK filter

Ocean-biogeochemical models show typically significant errors in the representation of chlorophyll concentrations. The model state can be improved by the assimilation of satellite chlorophyll data with algorithms based on the Kalman filter. However, these algorithms do usually not account for the possibility that the model prediction contains systematic errors in the form of model bias. Accounting explicitly for model biases can improve the assimilation performance. To study the effect of bias estimation on the estimation of surface chlorophyll concentrations, chlorophyll data from the Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS) are assimilated on a daily basis into the NASA Ocean Biogeochemical Model (NOBM). The assimilation is performed by the ensemble-based SEIK filter combined with an online bias correction scheme. The SEIK filter is simplified here by the use of a static error covariance matrix. The performance of the filter algorithm is assessed by comparison with independent in situ data over the 7-year period 1998–2004. The bias correction results in significant improvements of the surface chlorophyll concentrations compared to the assimilation without bias estimation. With bias estimation, the daily surface chlorophyll estimates from the assimilation show about 3.3% lower error than SeaWiFS data. In contrast, the error in the global surface chlorophyll estimate without bias estimation is 10.9% larger than the error of SeaWiFS data.     

小开距下高速开断器稳态电弧温度场仿真研究

本文仿真计算了小开距下高速开断器电弧温度场。利用有限差分法对开断器电弧温度场进行数学建模,具体讨论了仿真模型中各方程所需的边界条件,利用Matlab软件进行编程、仿真计算出高速开断器稳态电弧温度场,并利用空气电弧平板实验验证了仿真计算的合理性。这为以后研究高速开断器瞬态电弧温度场提供理论基础。     

基于光纤布里渊散射的分布式传感海底电缆在线监测技术研究

针对海底电力电缆出现的故障，提出了采用基于布里渊散射分布式光纤传感器（DOFS）检测电力电缆内部温度及所受外力的方法。在对该技术原理分析的基础上，提出了一种光相干外差检测式BOTDR传感实验系统，通过检测布里渊散射光的频移特性和光强，从而实现了光纤的分布式温度和应变传感，系统简单，测量精度高。通过理论分析和实验证明了该技术能够有效地在线检测电力电缆所受外力和内部温度变化，为海底动力电缆的运行状态实时监测提供一种新技术方法。     

水下航行器排放冷却水温度分布特性研究

根据计算流体动力学理论建立了水下航行器排出冷却水形成热尾流的浮升规律的数学模型,采用有限体积法来离散求解三维湍流数学模型,对水下航行器排出热尾流的浮升特性进行了数值计算分析,得到了热尾流轨迹和热尾流温度场分布图像,将热尾流的试验结果与理论数值模拟结果进行比较,验证了模型的正确性。文中建立的水下航行器排放冷却水浮升模型可预测热尾流的温度分布特性和预先估计海面温度场分布状况,为红外探潜提供了理论依据。