2013年, 第12卷, 第4期　刊出日期：2013-08-05

  

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系统与应用
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  微陀螺g敏感性误差对组合导航精度的影响分析

  范晨,胡小平,何晓峰,罗兵,唐康华

  导航与控制. 2013, 12(4): 1-5. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.001

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  高动态环境下,MIMU中的微机械陀螺表现出显著的g敏感性误差。首先采用简化的线性模型,从经典卡尔曼滤波的滤波增益阵出发,理论分析了g敏感性误差对组合导航系统精度的影响;然后在组合导航半实物仿真平台上进行了验证。结果表明,g敏感性误差对组合滤波位置与速度精度影响不大,但对姿态的精度影响较大,当载体沿陀螺敏感轴方向的加速度为50g时,相应轴向的姿态角误差约为5.70°,姿态精度损失很大。因此,MIMU/GNSS组合导航在高动态应用中,必须对微陀螺的g敏感性误差进行补偿。
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  空中运动目标的识别和跟踪控制

  孙梦玫, 阎璐, 吕明, 缪晓龙

  导航与控制. 2013, 12(4): 6-9. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.002

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  针对空中运动目标的识别和跟踪,提出图像匹配算法和连通域算法相结合的方法。该方法主要用图像匹配算法获得目标的位置信息,当图像匹配算法失效时,则采用连通域算法重新捕获目标、获得图像模板。同时,为提高跟踪的实时性,采用最小二乘线性预测法来预测目标的运动轨迹。在实验室的目标跟踪系统平台上,该方法能够对运动目标进行稳定的识别和跟踪。
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  基于鲁棒扩展卡尔曼滤波的双目视觉测量相对导航技术研究

  王东, 李国林

  导航与控制. 2013, 12(4): 10-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.003

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  针对非合作目标相对导航问题,为提高相对导航的精度和可靠性,采用双目视觉测量方法实现追踪器与目标器之间相对状态的测量,并基于鲁棒扩展卡尔曼滤波方法,提出了一种鲁棒相对导航滤波方法。仿真结果表明,该方法对相对导航系统模型中的不确定性具有良好的鲁棒性,且滤波精度较高。
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  激光陀螺捷联惯导系统温度场的均衡研究

  苏晓丹

  导航与控制. 2013, 12(4): 17-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.004

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  本文研究了由激光陀螺和石英加速度计构成的捷联惯导系统的温度场,指出系统内部热流的重新流动能降低其使用可靠性,确定了惯性传感器和系统壳体外表面温度差的容许范围,研究了与捷联惯导系统集成在一起的柔性热管路,使用这种管路能把热场的不均匀程度降低一个数量级。
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  基于FPGA和DSP的光电吊舱控制系统设计与实现

  丁楠,丁伟,蒋鸿翔

  导航与控制. 2013, 12(4): 21-24. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.005

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  本文介绍了机载两框架两轴光电吊舱的工作原理,并设计了一种基于FPGA和DSP的光电吊舱控制系统,充分利用了FPGA和DSP的各自优势,提高了系统的响应速度。详细描述了控制系统硬件电路的功能划分和实现过程。提出了控制回路设计方案,并通过实验验证了控制系统的性能,在两框架两轴光电吊舱上实现了较高的光轴稳定精度。
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  基于PSO算法的无人机地磁匹配航迹规划方法研究

  焦巍,王悦勇,张媚

  导航与控制. 2013, 12(4): 25-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.006

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  结合地磁匹配的自身特征,设计了无人机地磁匹配航迹规划的总体方案;以PSO算法为解决工具,给出了地磁匹配航迹规划的实现方法,构造了PSO算法进行地磁匹配航迹规划的适应度函数,为下一步的算法实现奠定基础。
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  基于红外视频的火灾探测算法

  赖孝君, 阎璐, 冯宪周, 张宏, 张捷

  导航与控制. 2013, 12(4): 30-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.007

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  视频火灾探测技术成为火灾探测的主要研究方向之一,该技术的难点是保证对火灾准确快速地探测。针对目前视频火灾探测识别率较低、报警时间较长的问题,为了提高火灾识别率,增强算法实时性,本文提出一种红外视频的火灾火焰探测方法,采用带有截止可见光透红外滤波片的摄像头采集现场红外影像,结合火焰的静态和动态特征,对火灾进行准确快速探测,同时,综合运用火焰圆形度和尖角个数变化判据对稳定火焰和非稳定火焰进行区别,实现对火灾的分级报警。实验结果表明,改进算法对火焰识别的准确性高,抗干扰能力较强,并且具有显著的快速性,其处理速度达到20ms/f,并且系统平均报警时间小于200ms。
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  一种提高激光陀螺惯导系统精度的方法研究

  何婕

  导航与控制. 2013, 12(4): 37-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.008

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  本文分析了激光陀螺的启辉原理,通过增加预电离光源的设计改进,大大缩短了激光陀螺的启辉时间,保证了惯导系统的对准精度,从根本上提高了惯导系统的精度。同时,通过试验验证了该设计改进的正确性和有效性。
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  随钻测斜用微小型导航计算机系统设计与实现

  高爽,焦禹舜,孔庆鹏,林铁

  导航与控制. 2013, 12(4): 41-44. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.009

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  为了满足随钻测斜仪器在油气井中恶劣环境下的测量要求,本文提出了一种以数字信号控制器(DSC)和FPGA组成的双CPU导航计算机方案。该系统由DSC(dsPIC30F6014A)作为核心处理器完成导航计算和滤波算法;由FPGA完成对IMU(惯性测量单元)数据的采集控制及传输等功能。DSC与FPGA之间通过串口传输,最终导航结果由DSC输出给外部控制设备。该系统很好的满足了随钻测斜仪的性能尺寸要求,试验验证结果表明倾斜角、方位角、和工具面角均达到了预期精度指标。
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  平台惯导阻尼网络的优化研究

  王炜,王旺

  导航与控制. 2013, 12(4): 45-48. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.010

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  为削弱惯导系统工作状态的频繁切换对系统动态性能的影响,在对比国外装备以及近几年国内学者研究成果的基础上,探讨了基于自动补偿技术和自适应控制方案的惯导系统阻尼网络优化方法,提高了机动情况下传统惯导动态性能。
仪表与电路
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  光纤陀螺前置放大滤波电路的噪声分析

  王梦麒,吉世涛,洪伟,徐瑞峰

  导航与控制. 2013, 12(4): 49-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.011

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  光纤陀螺的全数字闭环处理技术是解决光纤陀螺输出非线性问题的关键,其中光电转换及前置放大部分是保证闭环处理有序准确进行的前提和保障。光电转换及前置放大部分的噪声主要来自光电探测器的散粒噪声和前置放大器的噪声。因此,本文对全数字闭环处理过程中前放滤波部分的噪声进行了分析,针对现用的放大器芯片提出了对比优化方案并进行了试验验证,结果表明通过对比选择低噪声前置放大器会减小对陀螺零偏稳定性的影响,对光纤陀螺的工程应用有良好的参考价值。
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  一种转台低速检测电路设计

  张玲,黄冠,胡吉昌,叶涛

  导航与控制. 2013, 12(4): 54-57. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.012

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  转台低速性能的提高对转台低速检测方法提出了新的要求,本文针对转台低速检测要求设计了基于LS7266R1的转台低速检测电路,详细介绍了电路的工作原理和具体实现方法。该电路采用LS7266R1的增/减计数功能,以单片机为控制核心,通过对编码器细分信号的分频计数来实现速率转台指定角度间隔脉冲输出。经过调试验证,该电路可以在转台低速检测或定角度脉冲输出中应用,调试结果可以满足实际应用要求。
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  陀螺稳定平台速率稳定回路设计

  顾秉伦,江泽

  导航与控制. 2013, 12(4): 58-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.013

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  在陀螺稳定平台伺服控制系统中,其内回路采用陀螺速率稳定回路作为控制模式。本文基于传递函数对控制方法进行研究,针对陀螺相位滞后大以及扰动力矩对速率环的影响,利用超前校正补偿陀螺相位滞后,利用扰动观测技术补偿力矩扰动的影响,以提高系统速率环性能。
元器件技术
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  航天器LVDS电缆三维模型嵌入EMC软件接口研究

  汪静,裘俊,徐庆鹤,张妍,刘申

  导航与控制. 2013, 12(4): 62-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.014

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  航天器有效载荷设备之间高速率数据信号通过LVDS电缆进行传输,LVDS(低压差分信号)电缆的EMC特性对系统产生直接影响。LVDS电缆采用Pro/e软件进行三维设计和建模,通过电缆三维模型嵌入EMC软件的接口研究,摸索一套模型导出、重建、剖分和创建等的行之有效的方法。接口研究设计了LVDS电缆三维模型与EMC 软件接口,初步搭建了Pro/e三维设计软件与系统级电磁仿真软件的桥梁。通过对航天器LVDS电缆在整星上布局的优化和EMC特性的分析,有力保障了航天器载荷可传输优质的图像质量。
材料与工艺
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  薄壁碗状壳渐进成型技术的应用

  宋子深,陈发胜

  导航与控制. 2013, 12(4): 65-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.015

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  薄壁零件如汽车覆盖件、机翼、导弹壳体、燃料储箱等在汽车、航空、航天、船舶、家电、机械等行业有着广泛的应用。本文通过对某产品薄壁纯铝碗状壳渐进成型制造工艺的综合分析,阐述了在薄壁回转体零件的加工中,如何通过选择不同的制造工艺,采用“分层制造”思想,将复杂的三维数字模型沿高度方向分解成一系列等高线层,从而实现对产品的渐进塑性成型加工,希望此文对同类型的产品的制造有所借鉴。
测试技术
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  基于单轴旋转调制的重力梯度全张量测量方法研究

  韦宏玮,吴美平,张开东

  导航与控制. 2013, 12(4): 68-74. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.016

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  建立正确合理的重力梯度测量模型对于实现重力梯度测量具有重要作用。本文从动力学基本原理和牛顿第二定律出发,推导了加速度计敏感轴分别沿转盘切线方向和转盘转轴方向安装时,加速度计的输出与重力梯度张量间的关系式,式中的各项均具有对应的物理含义,可通过直接测量或计算得到。本文还利用仿真模型对新的重力梯度全张量的测量方式的可行性进行了分析,结果表明,利用新的测量方式计算得到的“伪测量值”与理论计算值间的误差小于1E,证明该测量方式是可行的。最后,论文讨论了这种新测量方式在实际应用中可能出现的问题及解决方案。
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  激光捷联惯导车载重力测量试验

  李东明,郭刚,薛正兵,王文晶

  导航与控制. 2013, 12(4): 75-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2013.04.017

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  惯性导航系统中加速度计测量的比力是载体运动加速度与重力加速度的矢量和,当载体运动加速度能够被有效分离时,满足一定精度水平的惯性导航系统就可以成为动态重力仪。捷联式惯性导航系统体积小、重量轻、系统组成简单,可以在记录下惯性器件原始输出信息之后,通过离线处理过程进行数据处理和精度挖掘。本文通过对某高精度激光捷联惯导进行相应的软硬件更改,获得了兼具导航及重力测量功能的一体式动态重力仪。地面车载试验是验证动态重力仪的测量精度的有效手段之一,本文将一组高速公路重复测线的数据进行了处理和分析,结果表明在平均车速72km/hr的条件下,半波长分辨率2km,自由空间重力异常内符合精度优于1mGal。