小波变换辅助的陀螺信号抗差估计

在捷联寻北仪中,陀螺漂移是导致寻北精度下降的主要原因.在小波阚值消噪的基础上,提出了利用抗差估计提高光纤陀螺寻北仪的寻北精度,并给出了陀螺信号的抗差解式.首先对陀螺输出信号进行频谱分析,确定多分辨分析的尺度,对不同尺度的高频系数采取相应的处理措施;然后将抗差估计应用于陀螺数据的处理,采用高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法.计算结果表明,该方法能够有效地抵制异常扰动的影响,提高寻北精(密)度.     

光纤陀螺寻北仪的转位控制方案设计与实现

光纤陀螺寻北仪利用光纤陀螺测量地球自转角速率的水平分量来获得被测点的北向信息，利用加速度计测量固定陀螺的基座的倾斜角度，经过解算得到载体的参考轴与真北方向的夹角。转位控制方案设计是寻北仪系统设计中一个极其重要的环节，转位机构的转位精度必须满足陀螺寻北的精度要求。文中详细介绍了光纤陀螺寻北仪的组成、转位控制方案设计及其实现途径。实验证实采用光电编码器作为直流电机位置控制的反馈元件的转位机构达到了系统寻北的精度要求。     

基于二位置法测量的光纤陀螺寻北仪的误差分析

陀螺寻北仪是一种全天候自动指示方位的高精度自主式定向仪器。文中介绍了光纤陀螺寻北仪的二位置寻北原理，对二位置寻北的主要误差源进行了详细地分析，并推导出了几种典型误差源作用下的寻北误差影响模型，其分析结果可为高精度寻北仪的研制提供理论依据。     

光纤陀螺二位置寻北结果的测量不确定度评定

二位置寻北由于其实现简单,成为光纤陀螺寻北的一种重要方案。如何对二位置寻北方案的测量结果进行准确而可靠的评价,对该方案在光纤陀螺寻北中的应用具有指导意义。本文针对一般评价方法的局限性,提出用测量不确定度的评价方法对光纤陀螺二位置寻北方案进行分析。基于二位置寻北的数学模型,给出了其测量不确定度分析的具体过程。实例计算表明,测量不确定度为光纤陀螺二位置寻北提供了一种准确的评定方法,可用于对各种寻北方案进行分析与评价。     

高精度寻北仪的现状及发展趋势

本文对各类寻北仪及相关技术进行了总结,介绍了摆式陀螺经纬仪、测量型陀螺寻北仪和非陀螺寻北仪的发展现状。通过对现有技术的分析、比较,认为高精度、自动化、智能化的陀螺经纬仪及非陀螺寻北仪是今后寻北定向技术研究的主要方向。     

陀螺寻北仪的精度与评定方法

本文利用信噪比的概念分析了陀螺寻北仪指北精度与纬度的关系，介绍了国外陀螺寻北仪精度评定方法。为了更全面地评价陀螺寻北仪的性能，提出利用赤道精度表示仪器的固有精度及采用“精度——时间积”表示陀螺指北仪指北能力的新建议。     

光纤陀螺寻北方案的比较

本文介绍了光纤陀螺寻北的基本原理和几种主要的寻北方案，并对几种寻北方案进行了比较分析，认为二位置寻北方案利用转位消除了陀螺的常值漂移，可降低对陀螺精度的要求，是一种易于实现的方案。二位置寻北方案利用陀螺敏感在相差1800的两个方向上的地球自转角速率水平分量，精确地解算出真北方向与陀螺轴向的夹角。     

两种抗差估计在陀螺信号处理中的比较

捷联寻北仪中影响寻北精度的主要因素是陀螺随机漂移.由于陀螺信号中不可避免地存在异常观测或粗差,陀螺随机漂移中包含异常噪声(异常数据).抗差估计通过连续降权和连续减弱影响的方法抵制异常数据,是一种控制异常数据的有效方法.本文给出了两种抗差估计解及其相应原则,利用一个实际算例比较了两种抗差估计控制异常数据影响的能力.计算结...     

六、P24 测量仪器

正CH20121560两种抗差估计在陀螺信号处理中的比较=Comparison of Two Robust Estimations Applied to Gyro Signal/蒋庆仙(西安交通大学机械工程学院),马小辉,陈晓璧,王华//测绘科学.-2011,36(5).-49～51捷联寻北仪中影响寻北精度的主要因素是陀螺随机漂移。由于陀螺信号中不可避免地存在异常观测或粗     

基于旋转调制技术的自动陀螺寻北仪方案设计

旋转调制寻北技术是一种将陀螺仪安装在恒速旋转的转台上,进行数据采集,解算北向方位的寻北技术。它将陀螺仪的输出信号调制为正弦信号,能很好地抑制陀螺漂移,方便了采用各种滤波算法求解,且正弦信号的频率与转台转速成正比,有利于提高寻北速度。在原理介绍的基础上给出了一种自动化寻北仪样机的系统结构组成、功能状态以及电子部件组成设计等。并给出了样机实际的测量结果。     

基于DSP的光纤陀螺寻北仪数据采集单元

在光纤陀螺寻北仪中,数据采集单元的性能是决定系统性能的重要因素。本文研制了基于DSP的数据采集单元,主要完成光纤陀螺数字信号的接收、将加速度计组输出的两路模拟信号转换为数字信号并采集,以及完成与外部设备的通讯和寻北结果的显示;选用TMS320LF2407作为系统的核心CPU,采用16位高精度模数转换器AD7705完成两路加速度计模拟信号的采集;最后给出了数据采集单元的软硬件实现方案。实验表明,该数据采集单元结构简单、工作稳定、实时性好。     

单自由度陀螺寻北仪寻北数学模型研究

为了实现单自由度陀螺寻北仪自动寻北，通过分析寻北仅运动规律，本文建立了其寻北数学用到，分别为：模型Ⅰ——时间作为观测值，模型Ⅱ——角位置作为观测值，模型Ⅲ——时间及角位正同时作为观测值，楼四Ⅳ——最小二乘谱分析模型．通过模拟实验，认为自国对具有较强的抗干扰能力，适合单自由反陀螺寻北仪的数据采集和处理．     

基于双位置的磁悬浮陀螺异常数据检测

针对磁悬浮陀螺全站仪在极端工作环境下受异常数据干扰的问题,该文提出了一种利用磁悬浮陀螺双位置采样数据特征进行异常数据检测、剔除的数据处理方法。采用回归分析的方法对理想工作状态下的磁悬浮陀螺双位置采样数据与陀螺寻北方位间的函数关系进行拟合分析;通过区间预测的方法明确了陀螺寻北信息中异常数据的检验标准,并依据该标准实现了对寻北观测值中粗差等异常数据信息的有效识别。工程实测数据的验证结果表明:该检验法可以有效地对磁悬浮陀螺寻北数据中的异常值信息进行分离,提高陀螺寻北定向精度。     

利用中位数进行光纤陀螺信号抗差估计

为了削弱光纤陀螺信号中异常噪声对寻北精度的影响,在滤除高频周期噪声的基础上,提出了一种处理陀螺信号的新算法。推导了陀螺信号的抗差解公式及其误差影响函数,取观测值的中位数作为抗差初值,利用一次抗差估计求得的观测残差再用中位数法求得均方差因子,并给出了高崩溃污染率的初值辅以IGGⅢ方案迭代解算的混合算法。计算结果表明,基于可靠初值和均方差因子估值的抗差估计可以有效削弱异常干扰对陀螺的影响。     

小波消噪技术在非陀螺寻北系统中的应用

为消除基座扰动对非陀螺寻北系统测量精度的影响,采用小波消噪技术对系统的输出信号进行处理。提出了利用信号在多尺度下小波变换系数中,其有用信号为平稳信号,而干扰噪声的模极大值并不随小波分解尺度增加而减少的特性,来确定基座扰动在时域上的作用点,消除影响后再进行小波变换消噪的方法。通过实验证明,该方法能有效提高系统的寻北精度,并增强系统在大幅度基座扰动下快速寻北的鲁棒性。     

一种磁悬浮陀螺寻北仪的研究

现有的陀螺经纬仪采用金属悬丝悬挂陀螺房体,其陀螺房体摆动周期长导致寻北速度慢。本文提出了一种新型的磁悬浮陀螺经纬仪的实现方案,阐述了该陀螺仪寻北的原理以及结构组成实现,建立起了大刚度电磁力约束下陀螺盘的力学模型,推导了陀螺仪主轴位于当地子午线附近时的运动方程及其运动规律;并和传统的悬挂式陀螺经纬仪的性能进行了比较,表明该磁悬浮陀螺仪具有运动周期短的特点,运用它作为寻北手段,可以实现快速精确寻北。     

单自由度陀螺寻北仪的运动规律分析

根据傅科第一类回转仪的设想模型，本文用分析力学的方法研究了单自由度陀螺寻北仪的定向原理，分析了陀螺轴的运动规律，建立了多种因素如陀螺力矩，常阻尼力矩和空气阻尼等影响下的运动微分方程，分别求出对应解，并用小扰动理论研究了稳定性。     

基于地籍测量的惯性系统初始对准方法研究

地籍测量过程中具有静态、可调平和转位的特点,在静基座条件下,捷联惯性测量系统(SIMS)粗对准的失准角与卡尔曼滤波精对准的失准角相当,但是解析粗对准的方位角误差较大。本文在建立SIMS静基座粗对准误差方程的基础上,对影响解析粗对准精度的误差因素进行分析,提出利用光纤陀螺寻北仪进行四位置转位寻北的方法来估算方位角的精度,以提高方位角的估计精度。仿真结果表明,该方法可以有效地提高对准精度,适合于静基座外界干扰小的捷联式惯性测量系统上,在一定程度上可以直接作为对准的结果用于地籍测量定位解算。     

基于水平传感器-光纤陀螺-全站仪组合的地籍测量新方法

针对全站仪测量技术存在作业周期长、劳动强度大和受观测环境影响严重等不足,本文将光纤陀螺寻北技术、倾角测量技术应用于地籍测量中,降低了地籍测量对控制点及水平度的依赖,有效地提高了测量效率,推导了全站仪在倾斜状态下界址点测量和定向的计算公式。结合全站仪可水平旋转180°的特点,给出了光纤陀螺安装误差自补偿的操作步骤;对影响定向精度的主要误差源进行仿真分析,结果表明:光纤陀螺精度与水平传感器精度对定向精度影响较大,在光纤陀螺精度为0.05°/h情况下,当倾角测量误差为1'时,定向误差为26.51″。     

单自由度陀螺寻北仪运动的双尺度分析

本文对在陀螺力矩，常阻尼等多种因素作用下单自由度陀螺寻北仪的运动规律进行了双尺度分析，推导了转子轴运动周期公式，并与线性解进行了比较，认为双尺度解在Ｏ（θ＾－４ｍ）基础上趋近实际摆动轨迹。