船用陀螺罗经技术的突破性进展——光纤陀螺罗经问世

具有悠久历史的船用陀螺罗经作为现代化综合船桥系统的重要信息源,其发展动态仍令世人瞩目。前不久,美国利顿(Litton)航海系统集团研制成功的新颖光纤陀螺罗经——Navigat 2100型陀螺罗经和姿态基准系统是专为现代化综合船桥和先进的高速船设计的世界上第一套采用光纤陀螺的固态、全电子数字陀螺罗经,从而揭开了船用陀螺罗经百年历史上崭新的一页。     

光纤陀螺及其在水下工程测量中的应用

光纤陀螺是一种极具发展前途的光纤传感器,将其应用于工程测量的研究,不仅具有非常重要的理论意义,而且具有非常重要的实际意义和应用价值。通过对光纤陀螺原理及光纤陀螺用于水下工程测量原理,首次提出将光纤陀螺应用于水下工程测量的研究,提出采用自激励叠加的方法提高光纤陀螺低频运动的灵敏度。     

MEMS惯性导航传感器

对大多数导航应用而言,精度并不是最重要的因素,在满足精度的前提下,尽可能降低成本、缩小体积才最重要。MEMS(Micro Electro Mechanical System)惯性传感器在民用市场已得到广泛应用,在战术级的导航中也开始逐渐应用,这主要受益于利用科里奥利效应制造的各种类型的MEMS陀螺。目前还没有达到战术级应用的环形激光陀螺和光纤陀螺的精度水平,但MEMS惯性传感器深具潜力。本文介绍当前MEMS陀螺和加速度计制造技术的发展,重点讨论MEMS传感器的设计及性能,并展望MEMS惯性传感器的发展前景。     

光纤陀螺同步相关检测技术的设计与实现

光纤陀螺是一种典型的微弱信号检测系统。根据随机过程理论,针对陀螺噪声特点设计了数字闭环光纤陀螺实用的同步相关检测方案,并对陀螺干涉仪输出信号中出现的尖峰脉冲干扰,提出一种基于高速模拟开关的时域滤波方法。测试结果表明,此方法大大降低了陀螺的输出噪声,是将陀螺信号从强噪声中提取出来的有效手段。     

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。     

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。     

光纤陀螺标度因数自适应误差补偿技术研究

根据光纤陀螺（FOG）惯性测量装置的工作原理及惯性器件参数辨识的基本原理,采用传统的三轴转台标定法对光纤陀螺标度因数进行了研究。并针对光纤陀螺标度因数影响导航精度的实际工程需要,提出一种自适应误差补偿的方法,在较大程度上可以减小光纤陀螺标度因数非线性度,利用试验比对验证,结果证明该方法能有效减小光纤陀螺标度因数的非线性度误差,进而提高导航系统的使用精度。     

面向舰船应用的光纤陀螺工程化关键技术

光纤陀螺在国内已经进入高速发展时期,其面向舰船的应用也越来越受人瞩目.在高精度光纤陀螺工程化过程中,目前若干关键性技术仍未获得突破.本文介绍了光纤陀螺的基本原理,着重对干涉式光纤陀螺的结构和工作原理进行了说明;介绍了光纤陀螺国内外最新发展水平,以及在舰船上的应用情况;对高精度光纤陀螺工程化过程中所遇到的2项关键技术,即光纤陀螺长期温度稳定性技术和抗振技术进行了分析,并结合多年的实验经验,提出了具有实际参考意义的解决途径和措施.     

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。     

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。     

光纤陀螺罗经辅助ADCP导航方法研究

研究了利用光纤陀螺罗经辅助声学多普勒流剖面仪(acoustic Doppler current profile-ADCP)进行导航定位的方法,分析比较了ADCP独立进行航位推算和光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的精度,研究结果表明,光纤陀螺罗经辅助ADCP进行组合导航的精度至少提高1倍以上.其定位精度可以达到130m/h.     

船用光纤陀螺动态建模方法研究

提出了一种基于沃尔什函数(Walsh)的船用光纤陀螺动态建模方法,引入沃尔什函数可直接由光纤陀螺的时域动态标定数据得出其动态模型微分方程或连续传递函数的系数．文章有效解决了沃尔什矩阵的产生、沃尔什变换时信号采样点的选取等问题．仿真及实测数据的研究表明,该方法获得了良好的建模效果,可以应用于建立光纤陀螺的动态模型．     

光纤陀螺关键技术和工艺研究

基于塞格尼克（Sagnac）效应的新型全固态角速率传感器--光纤陀螺现已发展成为惯性技术领域的新型主流传感器。文中结合某单位攻关课题，介绍了光纤陀螺应用需突破的关键技术和工艺，并结合其在航海领域的应用前景进行具体分析。     

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。     

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％。     

ANSCHUTHZ 4型陀螺罗经故障修理一则

ANSCHUTHZ 4型陀螺罗经有不少船舶在使用它。2000年5月,杂货船“河北二号”自中东装化肥到仰光卸货,后去越南胡志明港装大米。在20天左右航行中,陀螺罗经的工作温度日渐升高,陀螺球下沉,为此我们采取两种措施：一是增加一个外部电风扇加强其散热;二是调节温控及警报系统中微动开关的弹簧     

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。     

基于DSP的光纤惯性测试组件嵌入式数据采集系统

针对光纤测试组件信号输出特点,设计一种基于DSP的光纤惯性测试组件的数据采集系统,实现对光纤陀螺和加速度计输出信息、温度信息的A/D转换、采集、存储。针对光纤陀螺输出、温度以及加速度计输出等脉冲形式的信号,设计基于CPLD的脉冲信号计数电路,实现了固定时间间隔内的数据采样。针对加速度计温度输出为模拟信号的特点,基于24位的AD7738转换芯片通过DSP编程实现对加速度计温度信号AD转换和采集。设计了DSP与CPLD、上位机的外围通讯电路,通过对DSP内部存储器的编程,实现了对光纤惯性测试组件各信息的采集与测试,并将其发送给上位机进行存储、分析等处理。     

深海空间站导航技术初探

船舶科技发展＂十一五＂规划纲要中,超前布置了包括深海空间站等10项代表船舶科技发展方向的重大关键技术。而导航技术的研究是深海空间站保障系统中一个主要内容,基于光纤陀螺（FOG）的惯导技术（INS）的开发和利用具有十分重要的现实意义。     

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.