2013年, 第12卷, 第1期　刊出日期：2013-01-01

  

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系统与应用
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  基于可观测性分析的旋转式惯导系统在线自标定方法的设计

  导航与控制. 2013, 12(1): 1-7. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.001

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  本文建立了速度误差外观测量的静基座双轴旋转式惯导系统在线标定卡尔曼滤波模型,其状态向量包括地速误差、姿态失准角和惯性器件零偏、标度因数误差、安装误差,可估计旋转式惯导系统失准角与惯性器件误差参数。通过分段线性定常系统(PWCS)可观测性分析方法分析不同旋转方式下系统可观测性变化情况,得出双轴连续旋转的角运动方案可以改善卡尔曼滤波滤波的可观测性。根据基于奇异值分解的可观测度分析结果进行模型降阶,同时结合旋转式惯导系统的工程应用特性,得到12阶卡尔曼滤波参数模型。降阶系统阶数降低约55%,可以显著降低运算量,有效提高了导航计算机运算效率和实时性。仿真实验表明:降阶模型的估计精度不低于原模型,而且部分状态量的滤波收敛速度有提高。
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  北斗接收机伪距与伪距率的计算及其误差补偿

  导航与控制. 2013, 12(1): 8-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.002

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  接收机伪距与伪距率的计算和误差补偿是进行北斗系统应用开发的关键之一。本文利用北斗卫星播发的星历等导航电文数据,计算得到北斗卫星位置与速度等信息,对接收机伪距误差补偿,并计算得到伪距率。利用卫星的位置、速度,得到伪距和伪距率的误差值,验证了伪距和伪距率的有效性。
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  DR/GPS组合导航系统滤波技术研究

  导航与控制. 2013, 12(1): 13-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.003

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  陆用航位推算系统(DR)的精度主要受到里程系数和航向误差的制约,其误差模型本质具有非线性,因此采用非线性滤波算法能显著提高里程系数和航向误差的估计精度。本文将粒子滤波应用到航位推算(DR)/GPS组合导航系统数据融合过程中,对航位推算 (DR) 与GPS组合导航系统中的里程系数误差和航向误差进行辨识估计,并对里程系数和航向进行修正。粒子滤波存在的主要问题是粒子的退化现象严重,本文将量子粒子群优化 (PSO) 算法与粒子滤波相结合,提出了量子PSO粒子滤波算法,该算法采用量子位对粒子进行编码,引入量子旋转门与变异操作保持了粒子集的多样性,通过量子PSO搜索寻优重新分配粒子,使粒子集有效地逼近真实的后验概率分布,从而有效地减轻了退化现象,提高了粒子滤波的精度。跑车实验结果表明,该算法有效地抑制了DR导航系统误差的增长,提高了组合导航系统的定位精度。
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  三维激光成像系统构像点定位误差分析方法

  导航与控制. 2013, 12(1): 20-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.004

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  三维激光成像系统是一种包含激光扫描仪、惯性导航系统(SINS)、全球定位系统(GPS)等多种先进技术的复杂系统。影响三维激光成像系统构像点定位精度的因素有扫描仪测距误差、扫描角误差、姿态测量误差、GPS定位误差、系统集成误差。在三维激光成像系统设计开始时需要确定各分系统的技术指标,这需要确定上述各误差项对构像点定位精度的影响大小。为了确定上述各误差大小与构像点定位误差之间的量化关系,研究了一种三维激光成像系统误差分析方法,推导了系统误差方程。通过试验验证,该方法能够准确确定各误差项对构像点定位误差的影响,为系统设计时对各分系统提出合理技术指标提供理论支持。
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  基于双轴转位机构的激光捷联惯导系统在线标定方法研究

  导航与控制. 2013, 12(1): 26-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.005

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  本文主要研究了在静基座条件下,利用双轴转位机构实现激光捷联惯导系统在线标定的两个问题:(1)推导了在线标定的一种误差参数模型,明确了模型成立的条件;(2)提出了设计多位置翻滚实验的位置编排原则。此方法具有实现简单、标定时间短、精度高的特点。
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  湖南广电高清动中通卫星车系统

  导航与控制. 2013, 12(1): 30-34. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.006

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  本文对湖南广电高清动中通卫星车系统进行了介绍,对湖南广电高清动中通卫星车系统中的动中通天线伺服控制系统、卫星通信系统、视频系统、音频系统、通话系统、集中控制系统与车体改造系统分别进行了说明;介绍了湖南广电高清动中通卫星车系统所采用的卫星通信体制、卫星链路计算结果及卫星测试结果;最后,本文介绍了动中通卫星车系统在广电领域进行高清电视实时移动转播中的应用前景。
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  平台本体的可靠性评估及其应用

  导航与控制. 2013, 12(1): 35-38. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.007

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  平台本体的可靠性评估是用来验证其抽样数据是否符合其指标要求的一种方法。本文就平台本体的可靠性指标验证问题,进行了威布尔寿命型产品可靠性的讨论,阐述了新的可靠性评估方法的理论推导，它对比原始的可靠性评估方法更加准确和充分。最后将其应用在某型号平台本体的可靠性试验数据上并计算出结果，能够验证该平台本体满足控制系统的指标要求。
仪表与电路
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  基于Allan方差的激光陀螺噪声估计方法研究

  导航与控制. 2013, 12(1): 39-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.008

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  激光陀螺的噪声影响其使用精度,为提高精度需要对噪声进行估计。研究几种基于Allan方差的激光陀螺噪声估计方法。首先,介绍了Allan方差的基本定义,以及运用Allan方差理论估计陀螺仪随机噪声系数的基本原理。详细叙述了三种典型噪声系数估计方法,即最小二乘法、分段估计法与规范化最小平方回归算法,指出各方法原理上的优缺点。最后通过对多组环形激光陀螺实测信号的定量分析,详细比较了三种噪声系数估计方法。结果表明,规范化最小平方回归算法计算简便,耗时短,拟合曲线平滑,拟合精度高,且具有较好的重复性,与其它两种估计方法相比,是一种更有效、科学,更适用于环形激光陀螺随机噪声特性分析的系数估计方法。
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  光纤陀螺噪声对惯导系统精度影响的小波分析

  导航与控制. 2013, 12(1): 45-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.009

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  针对当前典型光纤陀螺捷联惯导系统,研究了低动态条件下光纤陀螺输出信号的噪声特性,运用小波多尺度变换方法进行了噪声各频段分量对导航精度影响的深入研究及仿真分析,然后采用小波阈值去噪方法进行了实测数据滤波的有效性验证。结果表明,光纤陀螺噪声的低频段部分是影响导航定位误差的主要因素,而对陀螺高频段噪声的滤波措施对导航精度影响甚微。
元器件技术
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  高精度光纤陀螺用ASE光源实验研究

  导航与控制. 2013, 12(1): 50-54. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.010

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  本文主要介绍了高精度陀螺用ASE光源的几种基本光路结构,对单通前向光路结构进行了深入的实验研究,设计搭建了带滤波器的单通前向ASE光源光路。实验研究了铒纤长度、泵浦功率对光源性能的影响,并与国内某两个厂家光源的性能指标进行了对比分析,结果表明,自主研制的ASE光源各项指标达到预期要求,可以满足实际工程需要。
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  某型转台内框热力耦合分析

  导航与控制. 2013, 12(1): 55-58. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.011

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  转台内框是决定转台测试精度的重要部件。本文采用有限元方法,计算了内框在同时受到负载热和重力耦合作用下的应力和变形。结果表明,内框在热力耦合的影响下产生的变形量,比单独受热和受力线性叠加后产生的形变量要大。热力耦合分析综合考虑了各误差源对转台精度的影响,可用于指导结构优化设计。
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  一种行波型超声电机驱动器的研制

  导航与控制. 2013, 12(1): 59-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.012

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  针对超声电机的工作原理和驱动要求,研制一套适用于行波型超声波电机的驱动器。对比分析驱动器与普通驱动电源对超声电机性能的影响,实验结果表明,驱动器的输出波形与参数均满足设计要求,超声电机的输出性能也基本一致。在超声电机长时间运行过程中,电机与驱动器的输出性能均稳定。
材料与工艺
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  空间四频激光陀螺法拉第旋光片加工技术的研究

  导航与控制. 2013, 12(1): 63-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.013

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  本文给出了法拉第旋光片的结构设计,阐述了超光滑表面加工理论,分析解决了加工过程中的难点,完成了法拉第旋光片工作面与楔角检测,加工出了合格质量的法拉第旋光片,该项工作对空间四频激光陀螺的进一步研制具有重要意义。
测试技术
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  基于VxWorks的惯性平台测试系统构建及BSP设计

  导航与控制. 2013, 12(1): 68-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.014

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  本文提出了一种基于VxWorks的惯性平台测试计算机系统的构建方案,并设计了相应的BSP。该方案是以工控机为基础,通过添加PCI设备进行功能扩充,添加的PCI设备有以太网设备、RS-422通讯设备、MIL-STD-1553B通讯设备,此外还添加了一块并口硬盘。这种方案将工控机的强大计算能力与VxWorks实时特性相结合,并使工控机具有网络通讯、RS-422通讯、MIL-STD-1553B通讯、大量数据存储等功能,同时这种方案具有低成本、易实现的优点。
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  光纤陀螺随机振动条件下输出信号的相关检测

  导航与控制. 2013, 12(1): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.01.015

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  对光纤陀螺振中输出信号进行频谱分析,发现在某些频率点下幅值很大,造成振动过程中陀螺存在较大的振中零偏漂移。本文提出了采用相关检测技术对误差信号进行分析的方法,理论仿真表明相关检测可提取噪声中隐含的周期性信号,研究发现了陀螺机械封装及工装固定是产生上述试验现象的主要影响因素,提出了相应的改进方案并进行了试验验证。试验证明理论分析正确,改进方案使陀螺振中零偏漂移降低了一个数量级。