检索结果-内蒙古大学图书馆

2014年江苏省仪器仪表学会学术年会

作者：吕才平陈熙源黄浩乾微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室仪器科学与工程学院东南大学南京210096

随着导航技术的发展，大多数的导航系统逐步向小型化、低成本、低功耗和高精度的方向发展。磁力计被广泛应用于捷联惯性导航系统通过测量地球磁场来提供可靠的、低成本和高精度的导航。本文提出了一种基于拓展误差模型和两步总体最小二... 详细信息

随着导航技术的发展，大多数的导航系统逐步向小型化、低成本、低功耗和高精度的方向发展。磁力计被广泛应用于捷联惯性导航系统通过测量地球磁场来提供可靠的、低成本和高精度的导航。本文提出了一种基于拓展误差模型和两步总体最小二乘新的磁力计校正方法,该方法可以直接补偿所有线性非时变误差,如偏置、比例因子、非正交、安装、硬磁和软磁误差等.该方法首先拓展磁力计误差模型,其次,利用总体最小二乘法估计得到一步估计参数,最后,利用一步估计参数代数计算得到误差模型参数.仿真实验结果表明该方法精度高、鲁棒性强、有效性高.

关键词：捷联惯性导航系统磁力计校正方法拓展误差模型两步总体最小二乘法

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基于数据存储与循环解算的SINS快速对准方法

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中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 715-720页

作者：刘锡祥徐晓苏李天旦刘义亭王立辉东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

分析指出,平台式惯性导航系统(GINS)中,惯性仪表安装在物理平台上,仪表测量值与理想(或参考)导航坐标系中参考信息的差值反映了失准角大小;而在捷联式惯性导航系统(SINS)中,数学平台替代了物理平台,在载体系中的仪表测量数据并不反映失... 详细信息

分析指出,平台式惯性导航系统(GINS)中,惯性仪表安装在物理平台上,仪表测量值与理想(或参考)导航坐标系中参考信息的差值反映了失准角大小;而在捷联式惯性导航系统(SINS)中,数学平台替代了物理平台,在载体系中的仪表测量数据并不反映失准角大小,只有在通过姿态矩阵投影到计算导航坐标系后,才能反映失准角的大小。基于上述认识,提出了一种基于数据存储与循环计算的SINS初始对准方法,该方法:1)通过对存储的惯性仪表测量数据与当前罗经输出控制指令进行导航解算,得到新的姿态矩阵与罗经输入信号,进行罗经运算后进一步得到新的罗经输出指令,重复上述迭代过程,并在高速计算机的支持下,快速完成初始对准;2)引入瞬时凝固载体系,实时跟踪载体系相对于瞬时凝固载体系的姿态变化,并在对准结束时更新姿态矩阵中的载体系,从而保证对准结果的实时性意义。理论分析表明,该方法同时适用于罗经法自对准与传递对准。以罗经对准为例的仿真结果表明,与经典罗经法相比,两者对准精度相同,但对准速度显著提高。

关键词：捷联惯性导航系统数据存储与循环解算初始对准罗经法对准

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MEMS陀螺仪结构模型及系统仿真

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中国惯性技术学报 2013年第4期21卷 524-529页

作者：曹慧亮李宏生王寿荣杨波黄丽斌东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为了减小MEMS陀螺仪的正交误差,进一步提高陀螺精度,在Simulink环境中对陀螺结构和测控系统进行了建模和仿真。首先在理想状态的陀螺结构模型基础上建立了包含机械热噪声、模态间耦合等非理想因素的结构模型,并给出了陀螺结构的相关设... 详细信息

为了减小MEMS陀螺仪的正交误差,进一步提高陀螺精度,在Simulink环境中对陀螺结构和测控系统进行了建模和仿真。首先在理想状态的陀螺结构模型基础上建立了包含机械热噪声、模态间耦合等非理想因素的结构模型,并给出了陀螺结构的相关设计参数。其次在陀螺结构模型上以自激振荡和AGC控制技术为基础设计了驱动回路,该回路可在短时间内将驱动幅度稳定在10μm,且驱动频率为4048 Hz(驱动模态的谐振频率)。然后分析了模态间耦合信号的作用方式并建立了正交校正和检测闭环力反馈回路,仿真结果显示,在全闭环状态下检测模态所受耦合力的幅度比未校正状态下降了5个数量级,等效输入角速度也从205(°)/s下降到了6.58(°)/h。最后对陀螺模型进行了整体测试,得到其标度因数和阈值分别为21.76 mV/(°)/s和0.002(°)/s。

关键词： MEMS陀螺仪结构模型 Simulink 系统仿真

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舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统设计

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中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 775-780页

作者：闫捷徐晓苏张涛刘义亭吴亮东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

针对舰载小型化导航设备功耗低、体积小、可靠性好、精度高的性能需求,研制出基于嵌入式DSP与FPGA架构的SINS/GNSS舰载小型化组合导航系统平台。首先,在系统硬件方面,阐述了系统的总体设计方案,构建了嵌入式导航计算机平台,介绍了系统... 详细信息

针对舰载小型化导航设备功耗低、体积小、可靠性好、精度高的性能需求,研制出基于嵌入式DSP与FPGA架构的SINS/GNSS舰载小型化组合导航系统平台。首先,在系统硬件方面,阐述了系统的总体设计方案,构建了嵌入式导航计算机平台,介绍了系统所采用的光纤陀螺、石英挠性加速度计和GNSS接收机的性能指标。其次,在导航算法方面,介绍了舰载小型化SINS/GNSS紧组合导航系统的工作原理,分析了捷联惯性导航系统和GNSS的噪声误差模型,设计了基于SINS/GNSS的紧组合工作模式下的扩展卡尔曼滤波器。最后,进行了样机车载验证实验。实验结果表明:该组合导航系统水平姿态误差小于0.02°(1σ),航向误差小于0.1°(1σ),水平位置定位误差小于2 m(1σ),能够满足舰载小型化导航设备的低功耗、高可靠性、高精度等需求。

关键词：组合导航捷联惯性导航全球定位系统导航计算机卡尔曼滤波

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硅微陀螺仪正交误差校正系统的分析与设计

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中国惯性技术学报 2013年第6期21卷 822-827页

作者：王晓雷杨成李宏生东南大学仪器科学与工程学院南京210096 微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

由于加工误差的存在,硅微陀螺仪驱动和检测模态之间不可避免会产生正交耦合误差,对性能造成了一定影响。为了提高硅微陀螺仪性能,提出了正交误差校正的控制方案。首先,分析了硅微陀螺仪正交误差的产生原因,指出了对正交误差校正的重要性... 详细信息

由于加工误差的存在,硅微陀螺仪驱动和检测模态之间不可避免会产生正交耦合误差,对性能造成了一定影响。为了提高硅微陀螺仪性能,提出了正交误差校正的控制方案。首先,分析了硅微陀螺仪正交误差的产生原因,指出了对正交误差校正的重要性;其次,阐述了在结构上增加电极抑制正交误差的原理;然后,设计了正交误差信号提取电路和正交误差反馈控制校正系统,分析了闭环控制系统性能;最后,设计了实验验证方案。结果表明,零偏电压从校正前的5.14 mV减小到校正后的1.43mV,零偏稳定性从校正前的18.22(o)/h减小到校正后的15.45(o)/h。因此,该正交误差校正方案能够有效地消除零偏信号中解调残余正交分量,从而提高硅微陀螺仪性能。

关键词：硅微陀螺仪正交误差校正系统检测模态

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硅微机械陀螺仪测控电路的温度补偿

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光学精密工程 2013年第12期21卷 3118-3125页

作者：曹慧亮李宏生王寿荣杨波黄丽斌东南大学仪器科学与工程学院微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室江苏南京210096

提出了一种基于微机械陀螺仪测控电路进行温度补偿的方法。介绍了本课题组自主研发的SHH17#陀螺结构,分析了温度变化对陀螺的影响,并对驱动和检测模态的谐振频率,品质因数以及标度因数和零偏进行了测试。分析了陀螺结构的动力学方程以... 详细信息

提出了一种基于微机械陀螺仪测控电路进行温度补偿的方法。介绍了本课题组自主研发的SHH17#陀螺结构,分析了温度变化对陀螺的影响,并对驱动和检测模态的谐振频率,品质因数以及标度因数和零偏进行了测试。分析了陀螺结构的动力学方程以及测控电路,指出了标度因数与驱动幅度和检测回路增益成正比,与两模态频差成反比。以热敏电阻为补偿元件在检测次级放大器中补偿标度因数,然后以直流叠加的方法在低通滤波器模块对零偏的温度系数和输出值进行了补偿,并介绍了补偿参数的配置方法。实验显示,经过温度补偿,标度因数和零偏的温度系数分别由393×10-6·℃-1和75(°)·h-1·℃-1减小到了73×10-6·℃-1和20(°)·h-1·℃-1,补偿后0℃零偏值由89.59mV减小到7.33mV,标度因数和零偏的温度系数分别减小了80%和73%。得到的结果证明了补偿方法的正确性和可行性。

关键词：硅微机械陀螺仪测温电路温度补偿标度因数零偏热敏电阻

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硅微陀螺正交校正结构设计与试验

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东南大学学报（自然科学版） 2013年第6期43卷 1227-1231页

作者：倪云舫李宏生黄丽斌赵立业东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为从源头上消除硅微陀螺的正交误差,采用静电修调方法,研究正交校正结构设计问题.在分析静电修调原理的基础上,探讨校正电极设计原则以及结构形式的选取,设计布局方案消除干扰静电力,并通过参数优化提高校正结构的面积利用效率.为自主... 详细信息

为从源头上消除硅微陀螺的正交误差,采用静电修调方法,研究正交校正结构设计问题.在分析静电修调原理的基础上,探讨校正电极设计原则以及结构形式的选取,设计布局方案消除干扰静电力,并通过参数优化提高校正结构的面积利用效率.为自主研制的某型双质量硅微陀螺设计正交校正结构,使其理论上具备以12 V直流电压校正405(°)/s正交误差的能力.加工试验表明,对具有354(°)/s正交误差的表头,施加11.6 V直流电压可实现正交校正,结构的正交校正能力略小于但接近设计值.研究的正交校正结构设计方法在线振动式Z轴硅微陀螺中具备通用性和实用价值.

关键词：硅微陀螺正交校正静电修调直流电压结构设计

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基于惯导及水下声学辅助系统的AUV容错导航技术

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中国惯性技术学报 2013年第4期21卷 512-516页

作者：张涛徐晓苏李瑶宫淑萍东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

由于GPS和无线电信号在水下衰减很快而无法使用，因此以惯性导航为核心，加以其它声学辅助导航设备的组合导航系统正适合水下航行器的使用环境。以捷联惯性系统／超短基线／多普勒测速仪／磁航向仪组合导航系统为研究对象，给出了联邦... 详细信息

由于GPS和无线电信号在水下衰减很快而无法使用，因此以惯性导航为核心，加以其它声学辅助导航设备的组合导航系统正适合水下航行器的使用环境。以捷联惯性系统／超短基线／多普勒测速仪／磁航向仪组合导航系统为研究对象，给出了联邦滤波结构，并利用X^2残差检测法诊断出子系统的故障并进行系统重构从而不影响系统性能，最后对组合系统进行了仿真，成功检测出了超短基线系统定位故障并及时进行了隔离。姿态误差和速度误差在故障发生和消失时刻由于系统重构有轻微跳动，其它时刻均保持较高精度，当故障消失时位置误差又恢复到正常量级（5～10m）。仿真结果表明，所提出的SINS／水下声学辅助设备组合导航系统能够提供水下航行器精确的速度、姿态及位置信息，并能够正确及时检测并隔离故障。

关键词：水下航行器捷联惯导超短基线组合导航容错导航

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MEMS陀螺仪芯片级温控系统的设计

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东南大学学报（自然科学版） 2013年第1期43卷 55-59页

作者：曹慧亮杨波徐露李宏生王寿荣东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Z... 详细信息

为了提高MEMS陀螺仪的温度性能,基于东南大学自主设计的TC10号温控陀螺表头,设计了一种芯片级温控系统.首先,研究了微加热丝和微热敏电阻的材料、结构以及表头的加工工艺,分析了温控系统的工作原理.然后,建立了表头内部的温度模型,利用Ziegler-Nichols经验参数法,确定了PID参数并进行系统仿真,验证了控制系统的快速性和稳定性.最后,结合模型和仿真参数设计了温控电路,并通过温度实验得到了微热敏电阻的温度特性曲线.结果显示:温控系统可将表头内温度控制在设定温度点附近;表头腔内温度和驱动模态谐振频率在-20～60℃范围内的变化量分别由温控前的78.453℃和3.76 Hz下降到温控后的4.949℃和0.48 Hz,由此验证了芯片级温控技术的可行性.

关键词：芯片级温控 MEMS陀螺仪温度模型谐振频率

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一种新型的硅微陀螺仪驱动幅值检测和控制方案(英文)

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中国惯性技术学报 2013年第5期21卷 663-667页

作者：王晓雷杨成李宏生东南大学仪器科学与工程学院南京210096 东南大学微惯性仪表与先进导航技术教育部重点实验室南京210096

为了提高硅微陀螺仪性能,分析了驱动和检测模态方程。提出了一种新型的方案,通过傅里叶变换算法计算驱动振荡幅值,通过自动增益控制算法将幅值稳定在设定值。设计了基于FPGA的控制电路,进行了相关实验。结果表明该方法能准确地检测驱动... 详细信息

为了提高硅微陀螺仪性能,分析了驱动和检测模态方程。提出了一种新型的方案,通过傅里叶变换算法计算驱动振荡幅值,通过自动增益控制算法将幅值稳定在设定值。设计了基于FPGA的控制电路,进行了相关实验。结果表明该方法能准确地检测驱动幅值,在温度25℃时的幅值相对误差小于2×10-5,在–40℃到60℃的温度变化过程中幅值相对误差小于3×10-5。因此,提出的方案是可行的和有效的。

关键词：硅微陀螺仪幅值检测傅里叶变换算法自动增益控制

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