基于旋转调制技术的自动陀螺寻北仪关键技术研究

动态旋转调制技术是降低陀螺仪漂移,提高寻北精度的有效方法,但在具体实现中诸多的环节会影响到寻北精度。本文结合自动陀螺经纬仪的实际实现过程,对旋转状态下惯性测量单元的动态误差,小型化转台及其稳速电路、控制算法的设计,快速寻北滤波模型的建立等主要关键技术进行了研究。样机在4分钟内的寻北精度优于30″（1δ）,表明该技术设计合理。     

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．     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

二位置寻北仪中光纤陀螺输出信号的处理

针对二位置寻北仪在不同环境下的工作,对光纤陀螺输出的信号进行了分析。从工程应用的角度出发,选取了较优的数据处理方法——抗差估计法,并通过实验及统计分析选取了适合光纤陀螺信号特点的IGGⅢ权函数的临界值。该方法提高了寻北精度,缩短了寻北时间,改善了寻北仪的性能。     

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。     

单自由度陀螺盘寻北原理的研究

本文分析了单自由度陀螺罗盘在陀螺力矩，空气阻尼，摩擦力矩和悬挂带扭矩作用下的运动规律及其寻北原理，指出由于单自由度陀螺罗盘的摆动周期经二自由度陀螺罗盘的摆动周期显著缩短，定向速度可成倍提高，定向精度也有望提高，这将是陆地工程测量中子午线方位测量技术的一个重大进步。     

基于高精度基准数据网的陀螺全站仪寻北精度及稳定性评价方法

结合我国自主研发的GAT磁悬浮陀螺全站仪,提出一种基于高精度GPS控制网和高精度全站仪测角网的陀螺全站仪精度评价方法,并利用该方法分别对德国的Gyromat 2000和我国的GAT-05B磁悬浮陀螺全站仪进行了检定,取得了良好的效果。并通过GAT陀螺全站仪在若干大型工程中的成功应用案例验证该方法的可行性。     

捷联式陀螺寻北系统两种解析寻北算法的比较与仿真

针对捷联式陀螺寻北倾斜误差补偿,对坐标变换法和矢量法两种解析调平算法进行推导,修正参考文献中有关矢量解析调平算法的错误;给出两种形式不同但寻北结果相同的解析调平解算公式,并对两种算法的寻北精度进行比较,仿真与试验结果表明了两种解析调平算法的正确性。     

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.     

GAT高精度磁悬浮陀螺全站仪寻北关键技术及其应用研究

高精度陀螺全站仪是惯导技术发展的重要产物,在国防和国民经济建设领域发挥着不可替代的重要作用,因此研制具有我国自主知识产权的高精度陀螺全站仪具有十分重要的现实意义和实用价值。本文以我国自主研发的GAT高精度磁悬浮陀螺全站仪定向系统为研究对象,对磁悬浮支承体系下陀螺定向系统的结构设计、寻北关键技术、采样数据特征以及相关的应用问题进行了深入细致的研究.     

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。     

风振对GAT陀螺全站仪寻北影响规律的研究

GAT磁悬浮陀螺全站仪是由我国自主研发的高精度仪器,外界环境(包括风力、温度、外界震动、周围的磁场等)都会对仪器的测量精度产生影响。在陀螺定向的过程中,风振对寻北精度的影响比较大,无论在洞外已知边还是在洞内待定边上的寻北过程,都有可能受到风振的影响。因此,研究风振对陀螺仪寻北的影响规律尤为重要。本文对不同风振条件下磁悬浮陀螺全站仪所采集的定、转子电流数据进行分析,研究其影响规律,并提出相应的改正方法,为验证改正后的外符合精度,采用在设计的闭合导线中加测陀螺边并施加不同风振的方法。     

有色噪声对动态寻北的影响

在动态定位测量中,有色噪声的存在严重影响着动态滤波的精度和可靠性。为了分析有色噪声对动态寻北中参数估计的影响,本文在一阶自回归AR模型的假设下推导了有色噪声对参数最小二乘估值的影响函数,分析了其影响性质。利用观测残差建立了有色噪声的一阶AR模型,对有色噪声进行了拟合与预报,并利用改正后的观测信息进行了参数估计。计算结果表明,当陀螺信号中包含有色噪声时,采用一阶AR模型对有色噪声进行拟合与预报,能够有效削弱有色噪声的影响。采用一次启动漂移稳定性为0.03°/h的动调陀螺,在4min 之内系统寻北精度优于0.3′,远高于不考虑有色噪声影响得到的精度。     

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。     

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。