2014年, 第13卷, 第3期　刊出日期：2014-06-05

  

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系统与应用
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  基于双通道的光纤陀螺捷联罗经系统软件设计

  周小红, 晁代宏, 宋来亮

  导航与控制. 2014, 13(3): 1-8. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.001

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  基于双通道(罗经通道和惯导通道)的光纤陀螺捷联罗经系统软件设计,罗经通道通过在水平回路及罗经回路中加阻尼控制环节校正姿态角,当载体进行复杂机动航行时,系统自动切换到无阻尼惯导通道,以有效减小机动误差,并通过等效分析法确定加速度阈值实现两通道的自动切换。两种工作通道的仿真结果表明罗经通道与惯导通道相比,可以更好地抑制系统的舒勒周期振荡和地球周期振荡,对惯性器件的随机噪声产生的误差积累也有较好的抑制作用。通过系统工程样机在三轴转台环境下的测试,基本验证了双通道软件的正确性和系统样机硬件的可靠性,测试结果表明该罗经系统具有较高的姿态精度。
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  用于量子保密通信系统的偏振控制算法研究

  张天宇, 褚鑫, 莫小范, 钟正虎, 王增斌

  导航与控制. 2014, 13(3): 9-13. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.002

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  量子保密通信是近年来逐渐发展成熟的一种新型保密通信机制,其安全性建立在量子力学基本原理上,被证明具有信息论条件下的绝对安全性。偏振编码光纤量子保密通信系统使用光子的偏振态进行信息编码。当环境变化时,光纤传输特性的改变将导致光子偏振态变化。因此,光子偏振态的补偿控制是光纤量子保密通信系统的一项关键技术,能否快速、准确的对偏振态进行补偿将直接影响系统的通信性能。本文提出一种基于光纤偏振控制器和扫描控制算法的偏振补偿方案。该方案通过控制光纤偏振控制器的电压大小,将量子误码率最小化,实现偏振光的补偿控制,满足量子通信系统自动控制的要求。
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  一种基于单目视觉的自主机器人导航控制方法

  梁栋, 倪娜, 李洪伟

  导航与控制. 2014, 13(3): 14-18. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.003

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  首先对单目视觉获得的原始图像进行图像校正处理,利用边界判据函数分割获得可行区域,得到障碍物位置信息,然后在可行区域中根据障碍物位置分段给出机器人导航控制边界,最后采用拟合曲线模型得到前进路径曲线。试验表明,该算法有效稳定,可实时获取可行区域并实现移动机器人自主避障功能。
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  基于单轴转台的斜置RSINS标定方法

  赵新强, 晁代宏, 宋来亮

  导航与控制. 2014, 13(3): 19-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.004

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  以斜置冗余捷联惯导系统(RSINS)为研究对象,提出了一种基于单轴速率转台的标定方法。首先从斜置RSINS的系统配置结构出发,推导了描述斜置RSINS安装失准角的线性化方程以及系统标定量测方程;结合单轴速率转台指出至少需要四个非平面位置才可标定惯性传感器零偏、标度因数及安装失准角,并详细给出加速度计四位置标定方法;考虑到仅以地球转速为观测量时陀螺仪标定参数可观测性较弱,单轴速率转台存在不可忽视的角位置误差及系统安装方位误差等原因,设计四位置静态和三位置转动标定方法以保证陀螺仪的标定精度。通过构建RSINS标定仿真平台验证该方法的有效性,并利用实验室搭建的六冗余样机进行了试验验证。其标定成本低、标定精度高、操作简便且不需要北向基准,具有较好的工程应用价值。
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  基于对偶四元数的INS/GPS组合导航算法研究

  于清波, 曾培香, 罗骋, 王文晶

  导航与控制. 2014, 13(3): 26-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.005

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  在基于对偶四元数的捷联惯导解算方法的基础上,推导了以惯性系作为导航系的惯导误差方程,在此基础上设计了卡尔曼滤波组合导航算法。通过激光惯导跑车采集数据,进行了仿真分析,试验结果表明,该组合导航算法能有效的消除惯导累积的速度误差和位置误差,相比于目前广泛应用的INS/GPS组合导航算法,本文描述了INS/GPS组合导航的另一种实现方式,获得了相当的精度,具有一定的工程应用价值。
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  一种基于频域控制的组合导航系统设计方法

  赵龙, 穆京京, 魏宗康, 郭江澜

  导航与控制. 2014, 13(3): 32-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.006

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  随着科学技术的发展,可资利用的导航信息源越来越多,导航系统的种类也越来越多,其中典型的是惯性导航系统和GPS/北斗卫星导航系统这两种系统在性能上正好形成互补,所以采用该两种系统作为组合导航设计中的子系统是最佳方案。SINS能够输出多种导航信息,但导航结果随着时间发散,GPS/北斗导航系统能够提高较高精度的位置速度信息,但不能提供姿态信息,且在遮挡等情况下会出现丢帧现象。为了能够利用SINS和GPS/北斗导航系统两种导航测量结果,使得两者的测量数据互补,且提高导航系统的精度,本文提出了一种基于频域控制的组合导航系统设计方法。通过实验验证,这种方法不仅充分利用了SINS和GPS/北斗导航系统的信息,还增加了定位精度和可靠性,且能在丢帧情况下还能满足导航要求。
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  光纤陀螺SINS大失准角下快速初始对准技术

  李会军, 蔡春龙, 周斌

  导航与控制. 2014, 13(3): 38-41. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.007

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  针对光纤陀螺(FOG)捷联惯导系统(SINS)初始对准过程中存在大姿态失准角的情况,本文建立了基于欧拉平台误差角的SINS非线性误差模型,给出了一种简化的UKF滤波方法并将其运用到光纤陀螺SINS初始对准中,在静基座大方位失准角条件下,分别采用传统闭环卡尔曼滤波和闭环UKF非线性滤波方法进行初始对准仿真研究,结果表明在对准精度要求相同时,后者在对准速度方面具有明显优势。
仪表与电路
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  光纤陀螺磁屏蔽效能仿真及实验研究

  张宏彬, 靳猛, 孙丽艳, 陈东海, 姚少非

  导航与控制. 2014, 13(3): 42-45. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.008

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  光纤陀螺处于磁场环境中会产生漂移,降低了光纤陀螺精度。光纤陀螺的磁场敏感性制约了其在高精度导航领域的应用。本文建立了光纤陀螺三维磁屏蔽仿真模型,给出了光纤陀螺磁屏蔽效能与磁屏蔽结构参数之间的关系并得到实验验证,为光纤陀螺磁屏蔽设计提供了依据。
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  平台系统数字化框架轴锁定回路设计

  闫光亚, 王帆, 韦玮, 李洪伟

  导航与控制. 2014, 13(3): 46-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.009

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  平台系统测试设备要求平台在不开盖条件下实现框架锁定,在对陀螺和加速度计进行多位置测试时,必须确保平台框架处于正交锁定状态。原平台系统锁定回路是由模拟电路搭建,不但存在框架抖动问题,而且只能利用机械锁进行框架锁定。针对上述缺陷,本文对原模拟锁定回路进行了数字化改进设计,利用DSP实现传感器信号滤波、控制算法及PWM波输出,再经过功率驱动后控制各框架轴力矩电机实现框架锁定。经仿真和试验验证,数字化锁定回路性能满足测试设备对锁定回路技术要求。
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  某单自由度陀螺仪测量不确定度的评定与表示

  郑云霞, 唐文林, 沙立, 刘岗

  导航与控制. 2014, 13(3): 50-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.03.010

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  本文通过对陀螺仪八位置测试数学模型和不确定度传播律的分析计算,对陀螺仪八位置测试数值进行了A类标准不确定度评估,对由于测试所用测试设备和测试方法导致的B类标准不确定度进行评估,并对A类和B类评估进行了合成,得到了合成标准不确定度和扩展不确定度。并进行了举例计算。