小型多旋翼无人机三轴电子罗盘设计与误差分析校准

论文针对电子罗盘在小型多旋翼无人机上这一特殊使用背景,自行设计了一种基于ARM处理器的三轴电子罗盘.论文中介绍了电子罗盘的硬件设计方案与软件设计流程.同时对电子罗盘的“椭球假设理论”进行了简易证明,在进行零位粗校准后采用该理论对所设计的电子罗盘进行自精校准.实验表明所设计的电子罗盘在进行校准后精度约为1°,达到设计要求.     

基于MSP430单片机的姿态测量系统设计

为满足对姿态测量低成本、低功耗的需求,设计一种由MSP430F5438与三轴地磁传感器、三轴MEMS陀螺仪和加速度计构建的姿态测量系统。分析系统的硬软件实现方法,对传感器的校正以及基于四元数和梯度下降法数据融合进行推导,在利用加速度计计算倾角的基础上对电子罗盘进行倾角补偿及四元数的初始化,解决梯度下降法初始时收敛慢的问题,动静态实验结果验证了姿态测量系统的精确性和实时性,俯仰角和滚转角精度在±1°以内,航向角精度在±2°以内。     

三轴磁传感器性能标定方法研究

三轴磁传感器被广泛应用于空间磁场测量。利用高精度磁环驱动器、16位A/D、D/A数据卡和格拉斯磁环构建了三轴磁传感器的灵敏度和分辨率标定系统。依据当地地磁场垂直分量为35uT的特性得出了传感器3.52V/Gass的灵敏度。建立闭环测试系统的基础上,通过对采集到信号进行滤波去噪和功率谱分析,对比分析得到传感器的分辨率是6nT。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1~7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号。目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布。本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析。结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导。     

基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型仿真

舰船轴频电场的频率为1 ～7 Hz之间,频谱具有明显的线谱特性,是舰船重要的特征信号.目前主要通过时谐电偶极子模型计算舰船的轴频电场分布.本文针对时谐电偶极子模型信号源失真的问题,利用有限元方法具有适应复杂结构、精度高的优点,以舰船的防腐蚀电流为依据,建立基于有限元的舰船轴频电场模拟源模型,并对模拟源模型的计算结果进行分析.结果表明:模拟源模型能计算出时谐电偶极子模型忽略掉的垂直于舰船的电场分量,提高了舰船轴频电场计算的精度;同时模拟源模型能够更准确的计算出舰船的近区轴频电场,特别是为水下兵器的电引信设计提供理论指导.     

三支点静不定轴的临界转速计算分析

通过满足三支点静不定轴的边界条件来求解基本方程,得到多跨静不定轴的挠曲线方程,并应用能量法改进了计算公式,快速准确地求得三支点静不定轴的一阶临界转速.算例表明,这种计算方法精度能满足实际要求而计算量不大,计算方程简单,过程快速.     

浮标倾角测量中误差补偿方法

介绍一种浮标遥测遥控终端的倾角测量误差补偿方法。该系统主要由三轴加速度传感器、MCU处理器和电源模块组成。对其硬件电路和软件电路进行了完整的设计,通过精细的调试测试,使测量得到的倾角值的误差范围在0°~1°之间,方法简单,实用性强。     

基于泊松方程的磁罗盘磁域自差修正

电子磁罗盘是现代车辆导航中重要设备,但至今尚未应用到船舶导航上。针对船载磁航向测量中存在的各种误差,分析了船载情况磁罗盘系统误差的形成原因和机理,在此基础上系统地研究了船载特殊情况中数字磁罗盘误差校正问题,并且具体给出基于泊松方程的磁域的误差修正方法,实验结果表明,该方法简单有效地实现磁航向误差校正,且补偿精度高、成本低。     

舰载捷联式电子罗盘航姿估计新算法

捷联式电子罗盘以其低成本、固态化、小型化、数字化等特点正在获得越来越广泛的应用。本文针对舰载捷联式电子罗盘现有算法的不足,在保持自主测量的前提下,提出了一种新的航姿优化递推估计算法。该算法采用卡尔曼滤波框架,利用Unscented变换(UT)传递随机变量经非线性变换后的统计特征量以实现测量更新。与传统的捷联式电子罗盘航姿测量方法相比,本文所提方法可以明显提高捷联式电子罗盘的航向姿态测量精度,并能同步提供姿态速率信息。     

船用大功率分轴传动装置试验研究

分轴传动是一种新型的传动形式,船用大功率分轴传动装置是一个集机、电、液一体的复杂系统。本文研究以两机两轴和三机两轴大功率分轴传动装置为对象,在两机两轴试验台和三机两轴试验台上进行带负荷运转试验,确定了不同工况下系统转速与扭矩之间关系,系统的传动效率。既验证了分轴传动装置设计中仿真方法的可行性,又验证了分轴传动装置设计方法的合理性,能极大促进国内分轴传动技术的发展并应用于实船。     

电罗经测定方位角的校准方法及其误差分析

介绍电罗径测定方位角的基本原理,阐述海洋工程中电罗径校正的步骤和注意事项,给出计算公式。分析直接法对电罗径校准产生的误差,提出利用天文测量手段测量船舶方位角的最有利观测条件。     

导航装备动态性能测试系统天线安装误差补偿方法研究

针对目前船舶计程仪及陀螺导航设备误差标校方法手段落后、过程周期长等问题,采用MS860作为测定误差的基准平台搭建导航装备动态性能测试系统,选用Nport5450串口服务器接收处理多路串口信号进行数据通信,结合轴角信号转换装置进行模拟、数字信号转换,利用信息处理机终端处理与显示导航参数信息。另外,分析了GPS天线安装偏差导致船体纵横摇、GPS天线高程差、方位偏差、GPS测量基线长和基座高程差等因素对GPS航向产生的影响,推导了GPS动态航向测量模型的误差补偿方程。此系统对降低导航设备误差标校工作成本,提高导航装备的保障性具有十分重要的意义。     

罗经光学方位仪模拟器光学耦合组件的设计

罗经光学方位仪模拟器解决光学方位仪在实际室内模拟训练时的使用问题,针对罗经光学方位仪模拟器的设计难点,论文对光学耦合组件的光路和结构进行设计,从而实现了无穷远的模拟景象的清晰观察。     

舰艇真航向动态测量中方位角解算的影响因素分析

舰艇真航向动态测量是利用航向角与方位角、舷角的关系来解算真航向。其中方位角的精确解算是保障动态检测精度的一个重要因素。本文从理论上分析了舰艇航行状态下纵横摇、GPS天线高度对GPS定位和方位角解算的影响及GPS与电子经纬仪安装位置不重合对方位角解算的影响,并进行了仿真分析,为方位角的精确解算提供了有力的理论依据。     

磁罗经北极高纬海区航向误差分析与补偿

针对舰船高纬海区航行时磁罗经指北力减弱,指向精度降低的问题,将船舶在白令海至北极东北航道实测的磁罗经指向数据与高精度GPS光纤罗经指向数据对比,分析舰船磁罗经在北极高纬地区指向的稳定性和自差变化特性,构建误差拟合曲线并基于拟合参数建立北极高纬海区磁罗经指向误差补偿模型,仿真结果表明,通过误差补偿,磁罗经在北极高纬海区的...     

一种新型模拟航海罗经控制

介绍一种指示船舶航向信息的模拟装置——新型航海模拟罗经,阐述了模拟罗经的组成及工作原理,提出利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)电路来控制步进电机转动,步进电机转动带动仪表盘和绝对式旋转编码器转动,编码器可实时检测出模拟航海罗经位置和方向,并反馈给单片机控制系统。控制单片机根据视景系统的航向信息和编码器读出航向进行比较处理,从而使模拟罗经航向指示与视景航向一致。经过实验证明,该模拟罗经具有结构简单、工作可靠、仿真效果好、推广价值高等优点。     

港口结构抗震设计方法的发展（3）

以我国、美国和日本的港口码头设计规范、手册为基础,对我国、美国和日本港口码头抗震设计的方法进行了分析,同时介绍了国际航运协会标准《港口结构抗震设计指南》的有关规定。此系列论文共分6部分,该文为第3部分。分析和对比了上述规范中抗震设计时场地类别划分、地基液化判别、动主动土压力和动被动土压力的计算方法。对比表明,我国、美国和日本场地土的分类方法相似,但划分的类别数不同。对于地基液化,我国规范通过土的地质年代、黏粒含量和标准贯入击数采用两步判别法进行判别;美国港口设计手册采用地震剪应力方法进行判别;日本的液化判别方法比较复杂,采用土的均匀系数、标准贯入击数、等效加速度和循环三轴试验进行综合判别。对于动土压力计算,各规范都采用经典的物部-冈部公式或以该公式为基础改进的公式。     

MIMU/GPS/磁罗盘组合导航系统算法研究

在自行研制的微小型MIMU/GPS/磁罗盘组合导航系统上,深入研究了组合导航算法。该组合导航系统用FPGA芯片为主控制器,以TI公司高性能DSP芯片TMS320C6713作为导航解算协处理器。它采用了圆锥误差补偿和划船误差补偿的现代捷联导航算法和18阶状态变量的扩展Kalman滤波算法进行了组合导航参数计算。经室外车载试验表明,该组合导航系统的水平姿态误差小于0.2°,航向角误差小于0.3°,定位精度小于5m。     

某型平台罗经专家故障诊断系统知识库和推理机研究

某型平台罗经是大型复杂精密机械电子设备,为了快速提高维修速度,需建立一套高效适用的专家诊断系统,而专家知识库是系统的关键组成部分。在充分分析平台罗经各种故障类型的基础上,选择采用故障树诊断方法、专家系统方法、神经网络方法相结合,建立了一套高效的故障诊断系统知识库。     

基于方位捷联平台的陀螺寻北技术及精度分析

讨论了基于方位捷联平台的陀螺寻北方案，与传统的捷联式平台不同，方位捷联平台仿真了当地的水平坐标系，并且平台的方位就是载体的方位。通过双位置方法准确计算出载体的方位角，并且抵消了陀螺的常值漂移对寻北精度的影响。分析了平台角误差和转位误差对寻北解算精度的影响。实践证明：此种方法成本低，操作方便，精度较高。