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。     

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。     

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．     

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。     

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。