2013年, 第12卷, 第2期　刊出日期：2013-02-01

  

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系统与应用
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  惯性/里程计组合导航无地标行进中自主对准

  导航与控制. 2013, 12(2): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.001

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  载车行进中自主对准可有效缩短机动前准备时间,提高姿态对准精度以及对准过程中无地标自主定位精度是关键。本文提出一种里程计辅助捷联惯导系统行进中对准算法,推导了行进中精对准滤波模型以及对准过程中无地标自主定位算法。为缩短对准时间、减小由于航向角误差未收敛时造成的定位误差,利用回溯法将粗对准过程存储数据用于精对准过程,且回溯法仅需存储少量数据适合于工程应用。车载实测数据分析表明算法可同时实现行进中自主对准与对准过程中无地标自主定位,有效提高了载车快速机动能力,航向角对准精度优于1 mil,对准过程中无地标自主定位精度优于0.3%行程。
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  基于星敏感器的姿态确定算法研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 7-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.002

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  为实现惯性/天文组合导航,提高导航精度,本文研究了基于星敏感器的天文导航姿态确定原理,在理论上推导了用于载体姿态解算的TRIAD算法、最小二乘算法、Eular-q算法和QUEST算法,并通过仿真和实验对以上四种算法进行了比较。仿真和实验结果表明,QUEST算法在四种算法中具有解算精度高而运算速度快的优点。由仿真和实验可知,绕星敏感器光轴方向的姿态解算误差大,这可为惯性/天文组合导航系统的方案设计提供指导。
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  光纤捷联惯组四点减振隔振模式分析研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 13-17. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.003

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  光纤陀螺捷联惯组减振设计中,经常采用平面四点减振隔振模式。本文结合减振系统对角振动固有频率的特殊要求,建立减振系统动力学模型,对角线振动固有频率比进行分析,通过改变惯组本体组件的质量分布提高角线振动固有频率比,可为光纤捷联惯组减振设计提供一定的指导。
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  基于模糊自适应滤波的水下INS/DVL组合导航研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 18-22. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.004

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  由于水下环境的复杂性,多普勒测速(DVL)误差的均值和噪声方差等统计特性均存在跳变现象,影响了INS/DVL组合导航精度。为此提出了一种基于模糊自适应滤波的水下INS/DVL组合导航算法,通过实时监测滤波残差的均值变化以及滤波残差方差与理论滤波残差方差的不一致程度,利用隶属度函数在线修正多普勒测速偏差以及量测噪声的统计特性。本文改进了已有模糊自适应滤波算法未考虑观测误差均值跳变以及对残差方差变化过于敏感的问题,并对DVL零偏跳变进行了修正。试验表明,所提出算法对多普勒测速误差的均值和噪声方差跳变具有较强的适应性,能够有效提高水下INS/DVL组合导航精度。
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  一体化小型惯导平台系统结构动力学仿真分析

  导航与控制. 2013, 12(2): 23-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.005

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  微电子和计算机技术的发展促进了惯性平台系统的数字化、智能化和小型化,惯导平台系统正从复杂笨重变为精巧智能,小型化、一体化是平台设计的一个重要发展方向。本文对某小型化、二级减振、复杂装配及相对运动关系的惯导平台系统进行大规模有限元模型构建并对系统动态特性进行仿真分析,根据分析结果对相对薄弱的零件进行了结构优化设计,使系统动态性能得到了进一步提高。
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  高精度陆用惯导零速修正技术研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 29-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.006

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  零速修正技术是提高陆用惯导定位精度的一项有效手段。在周期性停车过程中,惯导系统除了将速度误差清零外,还能将由陀螺漂移、平台误差角等因素引起的位置误差进行补偿。本文采用离散线性卡尔曼滤波方法,通过连续三个停车时刻的速度误差构造观测向量,对惯导速度误差、加速度误差和陀螺漂移进行估计,进而补偿位置误差。车载试验表明,该零速修正方法位置精度高,且停车时间短,能够满足地面车快速响应的要求。
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  低成本轻小型光纤陀螺惯性测量单元设计与实现

  导航与控制. 2013, 12(2): 33-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.007

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  针对军用及民用惯性技术对光纤陀螺及其惯性组合低成本、轻小型化的需求，以三轴一体光纤陀螺和石英挠性加速度计为惯性敏感元件，设计并实现了光纤陀螺捷联式惯性测量单元。系统采用DSP+FPGA双微处理器结构实现数据高效采集、处理及输出。重点设计了三轴一体光纤陀螺组件、加速度计小型化数据采集电路、双微处理器设计等硬件结构及软件算法。样机测试结果表明：系统在动静态测量精度、体积、重量、实时性等方面达到了预期的设计目标。
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  小型化平台温度场研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 37-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.008

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  在惯性平台系统中,仪表对温度的敏感使得系统热设计及热分析技术越来越重要。本文以某小型化平台系统为研究对象,基于Fluent软件建立了系统的温度场分析模型,采用流固耦合传热的方法,得到了台体温度平衡点及系统的温度场分布规律,为后续的温度场摸底实验及平台系统温控设计提供参考。
仪表与电路
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  液浮磁悬浮摆式加速度计数字伺服电路设计

  导航与控制. 2013, 12(2): 42-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.009

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  液浮磁悬浮摆式加速度计的研制主要包括高性能铍材结构设计和工艺、磁悬浮稳定支承、高精度温控补偿及高精度伺服控制等关键技术,具有精度高、抗干扰能力强、体积小等特点,可应用于航海、航天、航空等多种领域的惯性系统,并直接决定着导航和制导系统的性能和精度。结合液浮磁悬浮摆式加速度计高精度伺服控制需求,本文主要介绍了一种基于18位A/D采集、具备浮点运算功能的TMS320F28335、半桥式力矩驱动电路等硬件设计的数字伺服控制技术,为液浮磁悬浮摆式加速度计提供高精度伺服控制方案。
元器件技术
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  基于平台系统的姿态角传感器测试误差机理分析

  导航与控制. 2013, 12(2): 48-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.010

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  新型号惯性稳定平台系统对自瞄准和自标定精度提出了更高的要求,而平台的自瞄准和自标定都需要高精度的姿态角传感器。为了满足系统对传感器的精度要求,在硬件上面无法提高的前提下,软件的补偿是一种更好的选择,而为了进行软件误差补偿,就必须对传感器建立误差模型,而误差模型的建立需要高精度的测试方法,本文就对现有的精度测试方法进行分析,分析测试中各种因素对传感器标定精度结果的影响机理,并通过仿真验证了理论分析的正确性,为后续的传感器高精度标定及误差补偿提供依据。
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  基于FPGA的FIR滤波器设计与实现

  导航与控制. 2013, 12(2): 54-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.011

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  本文根据激光陀螺仪信号的解调原理,提出了一种利用数字信号处理技术并采用FPGA实现的解调方法。分析了FIR滤波器的工作原理,根据激光陀螺仪对滤波器的要求,给出了由FPGA设计实现FIR滤波器的基本原理,并利用IP核实现了FIR滤波器,满足了激光陀螺仪的需求。通过在国产激光陀螺仪上的应用,验证了方案的正确性。通过对激光陀螺仪脉冲计数的高速采样并利用数字滤波器处理,可以有效的消除抖动引起的信号噪声,得到所需要的惯性信息。采用FPGA设计实现,可以提高运算速度,并且可以缩短数据采样的延时。
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  ARINC429总线接口设计与实现

  导航与控制. 2013, 12(2): 58-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.012

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  ARINC429总线在航空电子系统领域被广泛的应用。本文分析了ARINC429总线的工作原理,根据其数据格式、接口电平要求,给出了由FPGA设计实现ARINC429总线的基本原理,并通过VHDL语言编程,实现了ARINC429总线协议部分,实现了接收和发送功能。采用FPGA器件设计集成ARINC429总线协议的通信芯片,可以有效地提高数据通信模块的处理能力和集成度。通过实际与通用型ARINC429总线芯片的通讯,验证了方案的正确性。
测试技术
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  MiniGUI在VxWorks中的应用及编程方法研究

  导航与控制. 2013, 12(2): 68-72. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.014

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  VxWorks是风河公司设计开发的一种实时嵌入式操作系统,具有高可靠性和实时性。通常VxWorks不包含图形用户界面,这导致系统不易操作,为了实现图形用户界面,本文将MiniGUI应用在VxWorks中。首先本文对WindML、MiniGUI进行了介绍并对编程方法进行了研究和改进,然后实现了一个较复杂的图形用户界面。这种方法使系统易于操作,为VxWorks系统的应用带来了便利,而且不影响VxWorks系统的实时性能。另外对编程方法的改进可以提高图形用户界面的开发效率,便于代码的维护和二次开发。
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  一种转台角位置定位精度检测方法

  导航与控制. 2013, 12(2): 73-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.02.015

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  角位置定位精度和速率精度是转台产品的最主要两项技术指标,转台产品均需检测。其中角位置精度检测方法的操作步骤多,影响因素多。本文从角位置精度的检测方法,检测步骤和检测技巧等方面进行初步的剖析,重点阐述用24面体进行位置精度检定中的过程与方法。