2014年, 第13卷, 第4期　刊出日期：2014-08-05

  

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综述与动态
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  微型核磁共振陀螺仪的关键技术及发展趋势

  刘院省, 王巍, 王学锋

  导航与控制. 2014, 13(4): 1-6. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.001

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  微型核磁共振陀螺仪能够兼顾高精度、小体积和低功耗等特点,已成为原子陀螺仪的重要研究方向之一。本文在阐述核磁共振陀螺仪工作原理的基础上详细分析了闭环方案、开环方案和低温超导方案几种技术途径的特点,讨论了微型原子气室、微型磁场线圈、无磁加热等关键技术对核磁共振陀螺仪性能的影响,展望了核磁共振陀螺仪的应用前景和发展趋势。
系统与应用
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  速率方位平台与激光捷联惯导车载重力测量比较

  李东明, 曾宪超, 马杰, 王文晶, 张海涛

  导航与控制. 2014, 13(4): 7-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.002

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  目前,成熟应用的航空重力测量系统主要为两轴阻尼平台,例如LaCoste&Romberg海空重力仪,以及三轴惯导平台,例如GT-1A航空重力仪和AirGrav航空重力仪。虽然捷联式航空重力仪研制及应用尚未成熟,但通过本文对自主研制的激光捷联式与速率方位平台式航空重力仪进行的车载重力测量试验表明,两种类型重力仪样机获得的自由空间重力异常精度相当。
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  捷联惯性导航计算机小型化设计

  李莎, 张志鑫, 赵博辉

  导航与控制. 2014, 13(4): 11-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.003

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  为满足捷联惯性导航计算机的小型化和实时性要求,本文设计了一种使用基于SoC技术设计的A2F500芯片为硬件平台的实现方案。新型的导航计算机与传统的以DSP+FPGA为架构的导航计算机相比,有效地减小了体积,降低了功耗和成本,提高了系统的可靠性,达到了预期的目标,对导航计算机的进一步小型化具有重要意义。
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  光电稳定平台红外光轴对准方法

  段荣, 丁楠

  导航与控制. 2014, 13(4): 17-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.004

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  光电稳定平台中,红外光学器件以其特有的优势越来越多地被采用。精确、快速地对红外光轴进行校准和标定是红外器件应用的一个重要课题。本文介绍了一种基于红外准直仪原理设计的红外光轴校准系统,对靶标位置偏差造成的光轴偏差进行了分析计算,并提出了确定抛物面镜光轴的具体方法。研制了红外光/可见光靶标模拟器,解决了无人机光电稳定平台中红外热像仪与其他可见光光学器件的光轴平行度校准、红外光轴相对系统零位基准标定等问题。所述方法经试验证明,在目前不具备红外准直仪的条件下同样实现了较高精度的红外光轴校准和标定,有着重要的实际工程意义。
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  四轴平台随动系统的模型分析与设计

  高桂杰, 张艳霞, 夏刚, 魏宗康

  导航与控制. 2014, 13(4): 21-25. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.005

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  四轴平台为解决三轴平台的框架自锁而增加随动框架系统。本文分别从动力学和运动学进行分析,介绍了四轴平台随动框架系统的工作机理,同时分析了随动框架系统存在的影响稳定性设计的不确定性因素,采用了H_∞ 理论进行了随动框架系统控制器的设计。对设计结果进行了试验验证,可有效抑制系统中的不确定性。
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  基于精密单点定位的航空重力仪运动加速度估计

  张甜, 吴美平, 张开东, 李显

  导航与控制. 2014, 13(4): 26-31. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.006

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  本文针对航空重力测量中利用单基准站差分GNSS方法估计载体加速度的局限性,提出了两种基于PPP的载体加速度高精度估计方法—位置差分法和相位差分法。在详细推导了两种估计方法解算方程的基础上,研究总结了方法各自的特点与优势,最后通过实验分析了卫星导航误差源对两种方法的影响。实验研究表明,相位差分法在抑制低阶误差方面更具优势;-2~+2周的整周模糊度解算偏差对位置差分法的加速度估计结果在滤波后产生近10mGal的影响;在数据采样间隔为1s时,1周的周跳对相位差分法的加速度估计结果产生数千mGal的误差。研究结果能为航空重力测量中利用PPP高精度估计重力仪加速度提供一定的理论指导,尤其对难以建站的测区的重力测量具有重大意义。
仪表与电路
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  谐振子质量分布不均时HRG加速度影响分析

  王琪, 汪立新

  导航与控制. 2014, 13(4): 32-35. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.007

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  半球谐振陀螺运用哥氏效应来测量角速率,从原理上讲加速度会对其工作状态造成影响。分析半球谐振陀螺谐振子质量沿圆周角分布不均匀的情况下,加速度引起的惯性力对谐振子的工作状态的影响,并通过考察谐振子驻波进动角的变化来判断谐振子工作状态是否发生变化。推导结果表明,加速度对半球谐振陀螺谐振子的工作状态没有影响。
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  适用于高精度惯性平台系统的精密加矩电路设计与实现

  张艳霞, 高桂杰, 李洪伟, 王二伟

  导航与控制. 2014, 13(4): 36-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.008

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  精密加矩电路通过给陀螺力矩器施加电流,驱动惯性平台系统相对惯性空间进行转动,其精度精度直接关系到惯性平台系统自标定与自对准精度能否实现。本文针对高精度惯性平台系统的需求,采用大电流粗加矩和小电流精加矩两种加矩电路的方式,兼顾了平台系统快速转位以及精确电流控制的要求。采用数字控制的二元调宽电路实现电流的精确控制。试验结果表明,精密加矩电路可以满足高精度平台系统自标定和自瞄准的要求。
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  硅微陀螺平板结构的压膜阻尼研究

  赵亭杰, 穆京京, 徐宇新, 邢朝阳

  导航与控制. 2014, 13(4): 41-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.009

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  压膜阻尼对硅微陀螺的精度具有重要影响。平板结构是硅微陀螺中一种典型结构,本文通过对雷诺方程的推导,得出平板在正弦规律小振幅刚性运动时的阻尼力解析式,并给出低频时阻尼系数的近似算法。利用Matlab和CoventorWare软件对运动平板的阻尼进行仿真计算,得出运动平板的阻尼系数和刚度系数,并分析平板参数对阻尼系数及刚度系数的影响。建立不同类型的带孔平板模型,通过比较可以看出,当阻尼孔按一定方式排列时,可以降低结构的阻尼。
元器件技术
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  一种陀螺仪的双频交流电源研究

  周凤, 贾利斌, 吴帅, 牛冰

  导航与控制. 2014, 13(4): 47-50. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.010

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  某型号惯组中两只挠性陀螺仪由于旋转频率和振动频率相同,发生了同频谐振,导致陀螺仪稳定性下降。本文分析了陀螺仪谐振的原因,提出了解决的措施,表明了对两陀螺仪采用双频供电的必要性。双频交流电源采用单稳态电路及分频电路得到基准频率信号,为适应原有电源的尺寸,简化电路设计,三相交流电源采用了二次集成器件实现信号转换。实际实验结果显示,采用该双频交流电源供电的陀螺仪能够有效地避免谐振,缩短了惯组的装配调试周期,提高了测试精度。
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  惯性平台轴端结构仿真分析与改进设计

  张凯, 康军, 刘昀, 王汀

  导航与控制. 2014, 13(4): 51-55. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.011

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  轴端结构是惯性平台系统的主要承载部件,并且实现平台环架结构的转动自由度。因此,轴端构件需要具备足够结构强度和刚度保证惯性平台系统在空间飞行、地面运输等振动冲击工况下可靠工作。本文以某型号惯性平台轴端结构件为研究对象, 探讨了轴端结构件的有限元分析方法。利用HyperWorks 11.0分析软件, 进行了结构静力和模态分析,并对原始的模型结构进行了改进设计。改进后的轴端机盖在相同工况下,结构的强度和刚度上均得到有效提高。
材料与制造
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  沉积含Si过渡层对于不锈钢上沉积的DLC薄膜的性能影响

  崔砚, 柳文涛, 闫春和

  导航与控制. 2014, 13(4): 56-61. https://doi.org/10.3969/j.issn.1674-5558.2014.04.012

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  本文介绍了采用RF-PECVD法在3Cr13不锈钢基体圆片上沉积制备类金刚石多层膜,其内层薄膜为掺Si的过渡层,外层为不同厚度的在50nm～1000 nm之间的类金刚石薄膜(DLC)。实验结果表明沉积过渡层可以有效提高薄膜与基体的结合力。类金刚石薄膜的摩擦系数和薄膜在摩擦过程中的损坏情况都与外层薄膜的厚度有关。