罗经误差
罗经误差
罗经差一般分为电罗经差△G和磁罗经差△C。对本轮“EVER LISSOME长通轮”
来讲，因为磁罗经位于驾驶台上面的罗经甲板，故在航行中值班驾驶员离开驾驶
台前往罗经甲板测磁罗经差是不现实的，这不利于航行安全。因此一般情况下都
是在驾驶台测量电罗经差，再反推算出磁罗经差，公式关系如下：
△G + GC = TC 或△G + GB = TB TC – MC = △C TB – MB = △C
又由于测磁罗经方位也得前往罗经甲板，所以实际情况是不能使用第二个公式的，
但是驾驶台有一个“HANDLE WITH CARE”，可以很方便的直接看到当前的MC，所
以用第一个公式就很方便合理了。
测电罗经差
A.利用陆标（叠标）测定电罗经差
1.根据当前船位，找出适合的叠标。
2.在海图上将对应的叠标的真方位TB测量出来。
3.在电罗经上利用方位圈测出叠标的电罗经方位。（测量时叠标前标和后标要在
一条线上，即叠标的“串视”。）
4.最后根据公式TB – GB = △C算出电罗经差。
例：
我船“EVER LISSOME 长通轮”过巴拿马运河时，在其中一段河道发现叠标，随
即我立刻在三副的指导下开始利用叠标测量罗经差。首先利用方位圈测得叠标
GB电罗经方位307°，随后在海图上测得叠标的TB真方位为307.4°，即算出
307°
利用叠标测罗经差是一种简单快捷且准确
的方法，尤其是过巴拿马运河的时候。
B.利用泊位线测罗经差
船舶靠泊后，是贴着泊位并与泊位直线平行的。这个时候，只要在海图上将泊位线角度量出来，即可为TC真航向，再观测电罗经上的航向与磁罗经上的航向，一对比计算，即能算出电罗经差和磁罗经差。
例：
我轮“EVER LISSOME 长通轮”于09-July-2018右舷靠泊深圳盐田港7号泊位后，
C.利用低高度太阳测罗经差
1.观测低高度太阳的电罗经方位GB，同时记下观测时间和经纬度。
2.利用《航海天文历》和《SIGHT REDUCTION TABLE FOR MARINE NAVIGATION》
（因为我船航线问题一般不去高纬度地区，所以前3本就已足够使用）这两本书查找并计算太阳的计算方位Z也就是真方位TC。
如何正确观测低高度太阳方位
○1首先观测时太阳要是低高度的（h＜30°）。
○2方位圈要放水平，即可以看到两滴水珠位于中央。
○3读数要准确。
如何求取太阳计算方位Z
○1首先根据记录的观测时间在《航海天文历》中查出对应的天体格林时角GHA
和天体赤纬Dec，然后由此算出正确的天体地方时角LHA和正确的天体赤纬Dec。○2由计算出来的天体地方时角LHA和天体赤纬Dec在《SIGHT REDUCTION TABLE FOR MARINE NAVIGATION》书中查出Z，再根据内差算出正确的Z。
例：
UTC 23-Jun-2018,04:13:07我利用早上升起的太阳进行了一次电罗经差的测定。○1首先获取基本信息：
2
3
角LHA和天体赤纬Dec。
○4因为纬度为13-05.9N，所以根据算出来的正确的天体地方时角LHA和天体赤纬Dec在0°-15°的《SIGHT REDUCTION TABLE FOR MARINE NAVIGATION》书中
5
所以最后结果电罗经差△G为0.9°E。
这样利用低高度太阳测量罗经差就完成了。
D.利用低高度月亮求罗经差
利用低高度月亮求罗经差与利用低高度太阳测罗经差方法过程都一样，只是多了个天体格林时角GHA的偏移量v需要计算进去而已，所以就不一一赘述了。E.最后将相关信息填入COMPASS OBSERVATION BOOK里面.
MEMS陀螺仪随机漂移仿真和试验
2010年6月第36卷第6期北京航空航天大学学报 Journa l o f Be iji ng U nivers it y of A eronauti cs and A stronauti cs June 2010V o.l 36 N o 6 收稿日期:2009 04 17 作者简介:钱华明(1965-),男,安徽池州人,教授,qianhua m@sina .co m. ME M S 陀螺仪随机漂移仿真和试验 钱华明 夏全喜 阙兴涛 张 强 (哈尔滨工程大学自动化学院,哈尔滨150001) 摘 要:为了提高使用精度,研究了某微机电系统(ME M S ,M icro E lectro M echanical Syste m )陀螺仪的随机漂移模型.应用时间序列分析方法对经过预处理的陀螺仪量测数据进行建模,提出采用状态扩增法设计K al m an 滤波器.进行速率试验和摇摆试验,验证了在静态和恒 定角速率条件下,滤波后的误差均值和标准差分别为滤波前的55%和12%.针对在摇摆运动时随着振幅的增加滤波效果下降的问题,设计了自适应Ka l m an 滤波器,分析了衰减因子的选取原则.仿真结果表明:常值衰减因子法和自适应衰减因子法都能显著改善摇摆运动时的滤波效果,而自适应衰减因子法的精度更高. 关 键 词:随机漂移;时间序列分析;Ka l m an 滤波;自适应滤波中图分类号:V 241.5 文献标识码:A 文章编号:1001 5965(2010)06 0636 04 S m i ul a ti o n and experm i ent o f rando m errors of MEMS gyroscope Q ian H ua m i n g X ia Quanx i Que X ingtao Zhang Q iang (C ollege of Auto m ati on ,H arb i n Eng i neeri ng Un i vers i ty ,H arb i n 150001,C h i na) Abstr act :The rando m errors o f a m icro electro m echan ical syste m (ME M S)gyroscope w as analyzed and m ode l e d to i m prove gyroscope perfor m ance .T i m e series analysis w as used to fit the gyroscope m easure m en t data w hich had been preprocessed .State vector augm enting m ethod w as proposed to design Ka l m an filter .I n order to ver ify the va li d ity o f the m ethod,rate test and osc illati n g test had been done .A fter filtering ,in the case o f static and constant angu lar rate ,the m ean val u e and standard dev iation w ere 55%and 12%of that be f o re filtering respecti v ely .H o w ever ,the effect decreased w hen it turns to osc illating env ironm en.t Adapti v e K al m an filter w as adopted to so l v e the prob le m.The choosi n g pri n ciple of fad i n g factor w as discussed and the filtering perfor m ance o f constant fad i n g factor w as co m pared w ith tha t of adaptive factor .The results sho w ed t h a,t in t h e case o f osc illati n g ,both o f the m cou l d get a re m ar kab l e perf o r m ance i m prove m en,t and the filte ring perfor m ance o f the adaptive fading factor is h i g her t h an tha t o f the constant one . Key wor ds :rando m errors ;ti m e series analysis ;Kal m an filtering ;adaptive filteri n g 微机电系统(M E MS,M icro E lectro M echan ica l Syste m )惯性器件具有体积小、成本低、功耗少、抗冲击能力强等优点,由于这些优点,它在低成本惯性系统中获得越来越广泛的应用.但由于制作工艺等原因,目前ME M S 陀螺仪的精度仍然比较低,限制了其进一步应用.研究表明:随机漂移是影响ME M S 陀螺仪精度的重要因素,对其进行模 型辨识并滤波是提高陀螺仪性能的主要途径[1] .目前针对ME M S 陀螺仪随机漂移补偿的研究很 多,主要方法有功率谱密度法、神经网络法、小波分析法等,但这些方法计算量大,得到的模型阶数高,并不十分适合于低成本系统的实时在线估计 [2-3] .文献[4-6]提出将工程中广泛应用的 K al m an 滤波应用到陀螺仪数据处理中,处理过程是首先采用时序分析方法对陀螺仪随机漂移建模,然后设计Ka l m an 滤波器滤波.这些文献对随机漂移建立了正确的模型,然而,在建立Ka l m an 滤波器系统方程时,都没有区分真实角速率和漂
罗经使用方法
构造包括：构造包括： （一）中央之透明玻璃小圆盒，内含： （１）带钗形头的磁针。 （２）底盘上之红线，以南北轴的基准。 （１）带钗形头的磁针。 （２）底盘上之红线，以南北轴的基准。 （３）红在线一端之两旁画有两点，两点处即指著北方。 （二）小圆盒外镶一木制转盘，上有各种用途不同之刻度，以供测量定位。 （三）最外一层为一方形盘座，用以固定玻璃小圆盒及木制转盘。 上系二透明垂直之交叉线，以测量时之基准。 平面图 第一层显示方位名称。 第二层即是以地球磁力线为基准者，一般称为地盘，用以测量屋内各种器物之方位。第三层即是地盘之纳音层。
第四层即是以地球子午线为基准者，一般称为人盘，用以测量屋外形势。 第五层即是天盘。 罗经因于应用上的不同，有各种层次。一般少则二、三层多则数十层。 第一层显示东、东南、南、西南、西、西北、北八方，其中 东方包括甲、卯、乙三个字。 东南包括辰、巽、巳三个字。 南方包括丙、午、丁三个字。 西南包括未、坤、申三个字。 西方包括庚、酉、辛三个字。 西北包括戍、乾、亥三个字。 北方包括壬、子、癸三个字。 自甲卯乙至壬子癸共二十四个字、每字占１５度即成了第二层。 第二层即以地磁子午线为基准来测量房宅内各种器物之方位。一般称此层为地盘。 第三层为配合第二层使用时，所需考虑的纳音问题。于第二层每一个字下均有三格，包括两种至三种纳音或一空格。 例： 南方丙字下则有丁巳（纳音土）、庚午（纳音土）及一空格。 又例： 西北方戍字下则有丙戍（纳音土）、戊戍（纳音木）及庚戍（纳音金）三种不同之纳音。一般除了确定方位外，还需考虑该方位之纳音是否与出生年之纳音相生或相同。设方向为壬向时，壬字下包括癸亥（纳音水）及甲子（纳音金）。 若出生年之纳音为木时，则当对准癸亥方向为佳。 若出生年之纳音为金时，则当对准甲子方向为佳。 若出生年之纳音为水时，则甲字方向或癸亥方向均可。 若出生年之纳音为土时，则甲字方向尚可用。 若可调于空格处。即调于癸亥与甲字之间。
MEMS陀螺误差辨识与补偿
2010年第29卷第3期 传感器与微系统(T r a n s d u c e r a n dM i c r o s y s t e mT e c h n o l o g i e s) M E M S陀螺误差辨识与补偿 谈振藩,张勤拓 (哈尔滨工程大学自动化学院,黑龙江哈尔滨150001) 摘 要:由于制造工艺等原因,M E M S陀螺的随机漂移非常大,严重影响了系统的性能。通过自制的基于 M E M S的捷联惯导系统的相关实验,对M E M S陀螺的确定性误差和随机误差分别进行了辨识和补偿。完 成确定性误差补偿,对M E M S陀螺随机误差进行了时间序列分析,并建立了A R模型,根据所选模型参数 建立了随机误差的系统方程,采用经典卡尔曼滤波进行随机误差补偿。实验结果说明:无论是静态下还是 动态下,补偿后信号的方差都大大下降,说明了滤波效果较为明显,具有一定的工程应用价值。 关键词:M E M S陀螺;时间序列分析;A R模型;卡尔曼滤波 中图分类号:T P212 文献标识码:A 文章编号:1000—9787(2010)03—0039—03 E r r o r i d e n t i f i c a t i o na n dc o m p e n s a t i o no f ME MSg y r o s c o p e T A NZ h e n-f a n,Z H A N GQ i n-t u o (C o l l e g e o f A u t o m a t i o n,H a r b i nE n g i n e e r i n g U n i v e r s i t y,H a r b i n150001,C h i n a) A b s t r a c t:M E M Sg y r o's r a n d o m d r i f t i s v e r yl a r g e,b e c a u s eo f t h em a n u f a c t u r i n gp r o c e s sa n do t h e r r e a s o n s, w h i c hs e r i o u s l y a f f e c t o n s y s t e mp e r f o r m a n c e.T h r o u g h e x p e r i m e n t s o f M E M S s t r a p d o w n i n e r t i a l n a v i g a t i o ns y s t e m, d e t e r m i n i s t i c a n ds t o c h a s t i c e r r o r w a s i d e n t i f i e da n dc o m p e n s a t e d.A f t e r d e t e r m i n i s t i ce r r o r w a s c o m p e n s a t e d,t h e s t o c h a s t i ce r r o r w a s a n a l y z e d b a s e d o nt i m e s e r i e s a n dA Rm o d e l w a s s e t u p.S y s t e m e q u a t i o no f s t o c h a s t i ce r r o r w a s e s t a b l i s h e d b a s e d o nt h e s e l e c t e dm o d e l a n dt h ee r r o r w a s c o m p e n s a t e db y K a l m a nF i l t e r.T e s t r e s u l t s s h o w t h a t v a r i a n c e o f M E M S g y r o s c o p e s t o c h a s t i c e r r o r r e d u c e d g r e a t l y a f t e r f i l t e r,w h i c h i l l u s t r a t e s t h e f i l t e r i n g e f f e c t i s o b v i o u s,a n d h a s a c e r t a i nv a l u e o f e n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n. K e yw o r d s:M E M S g y r o s c o p e;t i m e s e r i e s a n a l y s i s;A Rm o d e l;K a l m a nf i l t e r 0 引 言 微机电系统(m i c r o-e l e c t r o-m e c h a n i c a l-s y s t e m,M E M S)陀螺仪已经出现了近二十年[1],与其他陀螺相比,M E M S陀螺在体积、成本、功耗和抗冲击能力等方面都存在很大优势,但由于早期精度较低,并没有引起重视。近些年,随着微电子加工技术的发展,M E M S惯性传感器特别是陀螺仪的精度获得大幅度的提高。基于M E M S惯性传感器的惯性导航系统己成为当今惯性技术领域的一个重要的研究热点。西北工业大学的苑伟政教授提出了虚拟陀螺的概念,通过研究同类传感器的相关性来提高其测量精度;东南大学的吉训生博士,把形态学滤波的思想引入到M E M S陀螺降噪中,具有一定的理论研究意义[2]。另外,还有很多学者提出了新的思路和方法,并仿真取得了一定的效果。但目前的众多学者的研究多处于理论研究方面,大多集中在对漂移的离线降噪。 M E M S陀螺仪精度较低的主要原因是输出信号中随机噪声含量较大,因此,在使用前对陀螺随机误差进行辨识和 收稿日期:2010—01—04降噪处理是十分必要的[3]。目前常用的陀螺仪随机误差辨识方法有自回归滑动平均(A R M A)建模法、功率谱密度分析(P S D)法和A l l a n方差分析法[4]。哈尔滨工程大学的张树侠教授针对激光陀螺和光纤陀螺的特点,分别建立了A R M A模型[5,6];东南大学的吉训生在对M E M S陀螺随机漂移信号建立A R(2)模型后,采用鲁棒性很强的H ∞ 滤波 方法,证明了H ∞ 滤波效果和实时性比小波变换要好[7]。 本文针对实际系统,从陀螺测量模型出发,全面地辨识出陀螺各误差项,尤其对M E M S陀螺随机噪声进行了建模和补偿,具有一定的工程实用价值。 1 M E M S捷联惯导系统 M E M S捷联惯导系统由M E M SI M U,信号采集电路,导航计算机,显示器,数字式电子罗盘H M R3000,G P S,键盘和电源等组成。 M E M S惯性测量单元(M E M SI M U)由6只M E M S陀螺和6只M E M S加速度计组成。M E M S捷联惯导系统框图 39 DOI:10.13873/j.1000-97872010.03.003
光纤陀螺随机误差的测定方法研究(精)
第３３卷第２期应用科技Ｖ０１．３３．Ｎｏ．２２００６年２月ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦｅｂ．２００６文章编号：１００９—６７１Ｘ（２００６）０２—００４０—０３ 光纤陀螺随机误差的测定方法研究 罗超１，贺林２，孙蓉１ （１．哈尔滨工程大学自动化学院，黑龙江哈尔滨１５０００１；２．哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，黑龙江哈尔滨１５０００１） 摘要：针对光纤陀螺的随机噪声，分析了其产生的来源；对于５种主要的噪声源，运用ＩＥＥＥ公认的在时域上 对频域稳定性进行分析的方法——Ａｌｌａｎ方差法，进行了特性分析，并给出了误差系数的计算公式．同时介绍了 只测定角度随机游走系数时的２种简单测定方法：模型拟合法、归一化计算法；对于一组实际的陀螺零偏数据 进行了测定． 关键词：光纤陀螺；随机误差；Ａｌｌａｎ方差 中图分类号：ＴＨ８２４．３文献标识码：Ａ Ｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒｏｆｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｇｙｒｏ ＬＵＯＣｈａ０１，ＨＥＬｉｎ２，ＳＵＮＲｏｎ９１ （１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｏｗｅｒａｎｄＥｎｅｒｇｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｒｂｉｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｒｂｉｎ１５０００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｏｆｒａｎｄｏｍｅｒｒｏｒｓｏｆｆｉｂｅｒｏｐｔｉｃｇｙｒｏ（ＦＯＧ）ｉｓａｎａｌｙｓｅｄ．Ｆｏｒ５ｍａｉｎｎｏｉｓｅｓ，ｔｈｅＡｌｌａｎｖａｒｉａｎｃｅｍｅｔｈｏｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｍｅｔｈｏｄｔｏａｎａｌｙｓｅｔｈｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｄｏｍａｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙｏｎｔｉｍｅｄｏｍａｉｎａｃｋｎｏｗｌｅｄｇｅｄｂｙＩＥＥＥ，ｉｓｕｓｅｄｔｏｍａｋｅａｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓ，ａｎｄｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｓｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｅｒｒｏｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓａｒｅｇｉｖｅｎ．Ａｇａｉｎ，ｔｗｏｓｉｍｐｌｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ｍｏｄｅｌｆｉｔｔｉｎｇｍｅｔｈｏｄａｎｄｎｏｒｍａｌｉｚｅｄｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄａｒｅｇｉｖｅｎｔｏｍｅａｓｕｒｅｏｎｌｙｔｈｅａｎｇｕｌａｒ
电罗经
电罗经是根据陀螺原理制成的，根据陀螺在不受外力的作用下，保持空间指向不变的原理，制作成电罗经，电罗经的标准学名是陀螺罗经，只不过用电，大家就叫它电罗经。陀螺罗经在启动的时候，其指针指北，之后便一直指北，如果偏离指北，在重力的作用下，自动修正指北。根据陀螺马达数量及支撑马达的系统分为三大系列。分别是安修斯，斯伯列，阿芒.勃朗。一个陀螺马达及液体支撑马达的是安修斯，两个陀螺马达（马达轴向成直角）及液体支撑马达的是斯伯列，一个马达及没有液体支撑的是阿芒.勃朗。不管什么牌子、什么型号，基本上是参照这三个系列来制造。电罗经不受磁场的影响，但只能在南北纬70度以内使用，南北两极就不能使用。 关于电罗经和磁罗经电罗经（GYROCOMPASS） 有主罗经（mast gyro）、分罗经（repeater）、控制箱（control unit）以及航向记录仪（course recorder）组成。 由于船舶电罗经和自动舵基本都是配套由同一个厂家提供，主罗经的安放位置一般有如下几种方式。 1。内置式 主罗经build-in自动舵内。控制箱可以拆分后同样安装在自动舵内主罗经两侧，或者安装在驾驶室后壁。 2。放在专门罗经房 主罗经放在专用罗经房内。罗经房一般在驾驶台同层或者下一层居多。有甚者在下两层。3。分离式 主罗经放置在报房或者驾控台内部（一般这种情况，大多数自动舵也为分离式）。 现今常见的电罗经产品： 1。日本产yokogawa cmz-xxx x系列（xxx表数字，如500，700，后一个x表类别，s表单套，d表双套）。陀螺球浮于专用液体中。液体由苯甲酸，甘油，蒸馏水按照3.2g，145ml，1.6l配比混合。 2。日本产tokimec TG-XXXX x系列（x表意同前）。干球，无液体。 3。德国产retheon anschtuz std-xx （x表意同前）系列。陀螺球浮于专用液体中。配方记不住就不写了。 4。其他 如c-plath，sperry等产品相对来说用的和见的都比较少。 磁罗经（magnetic compass） 一般船舶都配备两个，一个主用，放在罗经甲板；一个备用。 用途 相比磁罗经，电罗经具有精度高，误差小等优点。尤其和配合自动夺使用自动操舵功能后，可大大节省驾驶员的时间和精力。
第六节 陀螺罗经(已签批)
第六节陀螺罗经 1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60° 处达稳定指北的时间 B 。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是 A 。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之 西水平面之下 3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要 B 。 A．克服地球自转 B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运 动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加 D 。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控 制力矩和阻尼力矩 5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到 A 的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法 B 。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿 玛一勃朗10型罗经 7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要 用于产生 A 。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上 均错 8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为 B 。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定 纬度 9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为 C 。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作 用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变 C．在外力矩的作用下，陀螺 仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自 动找北指北
光纤陀螺的误差分析及建模(精)
光纤陀螺的误差分析及建模 光纤陀螺具有许多独特的优点,由此引起了世界上众多研究机构的重视。目前光纤陀螺已经广泛的应用于民用和军用战术武器的惯性系统中。各国 的研究机构也在大力研制应用于航海、航天等领域中的高精度惯导级光纤陀 螺。光纤陀螺是基于萨格奈克(Sagnac)效应的广义相对论性效应而制成的角速 率传感器,它代表了惯性仪表与元件发展的一个新方向,与传统的机械陀螺相比,光纤陀螺采用全固态设计,结构简单,反映速度快,抗冲击能力强,动态范围宽。 对它的随机误差进行数理统计分析,找出其统计特性规律,并用一定的方法对其 进行补偿,对提高光纤陀螺的导航精度将产生重要意义。本文对于量化噪声、角度随机游走、零偏稳定性、速率随机游走、速率斜坡等5种主要的噪声源,通过运用Allan方差法便可很容易地辨识出影响光纤陀螺性能的各种因素,为有针对性的采取抑制噪声措施和采用各种滤波算法提供一定的参考依据;在仿真分析中,通过对比不同小波基、不同消失矩、不同分解层数、不同阈值处理方法等情况 下陀螺信号的小波去噪效果,设计了合适的滤波方案,从抑制光纤陀螺随机噪声 的角度出发,利用小波分析法对光纤陀螺的输出进行滤波处理,验证了滤波效果;用数学建模的理论对光纤陀螺的输出进行ARMA数学建模,对建模以后的输出进 行卡尔曼滤波,实现对随机误差的补偿,并且取得比较好的补偿效果。 同主题文章 [1]. 王海,陈家斌,黄威,张延顺,汤继强. 光纤陀螺随机漂移测试及分析' [J]. 光学技术. 2004.(05) [2]. 李战,冀邦杰,国琳娜,王海陆,严由嵘. 光纤陀螺零漂信号的Allan方 差分析' [J]. 鱼雷技术. 2007.(02) [3]. 缪玲娟. 小波分析在光纤陀螺信号滤波中的应用研究' [J]. 宇航学报. 2000.(01) [4]. 缪玲娟,张方生,沈军,刘伟. 光纤陀螺漂移的数据分析及建模(英文)' [J]. Journal of Beijing Institute of Technology. 2002.(01) [5]. 罗超,贺林,孙蓉. 光纤陀螺随机误差的测定方法研究' [J]. 应用科技. 2006.(02) [6]. 李凤海,郝炜亮,许化龙. 基于小波理论抑制光纤陀螺零漂的研究' [J]. 光电子技术. 2005.(01) [7].
学习罗盘实用基本知识和用法
关于罗盘的基本知识和用法 一、关于罗盘的起源 做阴阳宅风水用的罗盘，实际上就是指南针，中国人首先发明了指南针，这是中国四大发明之一。这就是中华民族最早或首次借助指南针用于锄暴安良，建功立的战果。 指南针最早期的最大作用主要是用于航海及交通运输上，后来古贤将十天干、十二地支平均排列配于成一个圆盘上，用子属于正北方，用午属于正南方，用卯属于正东方，用酉属于正西方，形成了东西南北，子午卯酉四个方向。 早在周期，断定阴阳宅的吉凶，是以占卜着手，有的占地墓有泉水，这是风水的原形，继而易学流行，宇宙学理得到发展，到汉朝风水学及其主要工具罗盘流行普遍了，所以广泛应用这是罗盘起源于周商，流行于汉朝，盛行于唐宋代。 二、罗盘的使用最基本的效领如下： 是以三合罗盘来说，罗经、亦称罗盘或罗庚，是地学的灵魂。它不但是一门博大精深的学问，而是能将人的生死祸福、吉凶休咎与天地万物紧密联系通过“天人合一”的天人体系，尽把天、地、人三采纳于罗经之中，要真正全面弄懂型透，那不是一两年的事情，所以要求学者掌握地、人、天三合盘的基本使用方法，现简介如下： 1、地盘——格龙（山）立向与分金的使用。 1 所谓地盘位于罗经的三合盘的第四层，俗称正针。正针是罗经上最重要的一盘，其他的盘均是依此而设立的。 正针，乃先天八卦的乾坤之位也。乾天坤地是天地定位，这是罗盘之“体”；我们应用时是在后天八卦上，即后天八卦为“用”，而后天八卦的离坎二卦则居于先天乾坤之位。故坎子离午即子午线乃为正针之本也。正针自古都只用十二龙（山），后来加配八天干与四维则盈育出二十四山布二十四节气，拟定大自然运转的节候。 为了让广大读者便于分辨，现将二十四山所属五行与方位“重新分配”，即以亥壬子癸属北方水，寅庚酉辛乾属西方金，辰戍丑未坤艮属中央土，此为罗经二十四方位的正五行。正五行为二十四山八卦阴阳的纲领，造化之权。 罗经的中央部分（第一层）为磁针，而磁针之下有一条画在天池底部的红线，其中一端左右两旁有两料圆点，这个方向所指的是正北方，即为零度。而另一端所指的是正南方，即一百八十度。 由甲山起，三山一组，则甲卯乙为震卦之东方，辰巽巳为巽卦之东南方，丙午丁为离卦之南方，未坤申为坤卦之西南方，庚酉辛为兑卦之西方，戍乾亥为乾卦之西北方，壬子癸为坎卦之北方，丑艮寅为艮卦之东北方。这是二十四山与八卦宫位的关系，每卦宫位都藏有三山，每山各占十五度，用二十四山表示，恰好三百六十度。 罗经二十四山向，有阴阳两性山，其中乾亥壬，艮
【CN109798920A】基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910119366.3 (22)申请日 2019.02.18 (71)申请人 兰州交通大学 地址 730000 甘肃省兰州市安宁区安宁西 路118号 申请人 陈光武 (72)发明人 陈光武 刘洋 杨菊花 程鉴皓 (74)专利代理机构 北京智客联合知识产权代理 事务所(特殊普通合伙) 11700 代理人 李戍 (51)Int.Cl. G01C 25/00(2006.01) G06K 9/62(2006.01) G06F 17/18(2006.01) (54)发明名称 基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波 方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于改进EMD的MEMS陀螺 随机误差建模滤波方法，包括：使用EMD算法在原 始信号中提取IMF分量；基于提取的所述IMF分量 进行建模；对建模得到的模型进行Kalman滤波， 对MEMS陀螺随机误差进行实时补偿。以实现提高 MEMS陀螺仪的测量精确的优点。权利要求书2页 说明书7页 附图3页CN 109798920 A 2019.05.24 C N 109798920 A
1.一种基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于，包括： 使用EMD算法在原始信号中提取IMF分量； 基于提取的所述IMF分量进行建模； 对建模得到的模型进行Kalman滤波，对MEMS陀螺随机误差进行实时补偿。 2.根据权利要求1所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于，所述使用EMD算法在原始信号中提取IMF分量，包括： 用EMD算法将原始信号分解为多个IMF和非随机项之和； 计算多个IMF的自相关函数，提取出主要含噪的IMF分量。 3.根据权利要求2所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于，所述基于提取的所述IMF分量进行建模，包括： 对提取的IMF分量进行平稳性和正态性检验。 4.根据权利要求3所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于，所述使用EMD算法在原始信号中提取IMF分量的步骤之前，还包括： 将测量到的陀螺随机数据表示为： y(n)＝r(n)+x(n)， 式中，r(n)为非随机项，包括趋势项和周期性；而x(n)为随机项，y(n)为陀螺随机数据；基于表达式获取原始信号。 5.根据权利要求4所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于， 所述使用EMD算法在原始信号中提取IMF分量中，提取的IMF必须满足以下两个条件：在整个序列上，极值点和过零点的个数必须相同或者最多相差一个； 在每一个点上，上包络线和下包络线的平均值为零。 6.根据权利要求5所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于，所述使用EMD算法在原始信号中提取IMF分量中，所述EMD算法具体包括： 设y(t)为原始信号，首先找出该信号的所有极大值点和极小值点，得到多个极值点；对所述多个极值点分别进行三次样条插值，从而形成上包络线a(t)和下包络线b(t)，以保证所有的极值点在这两条包络线之间； 计算两条包络线的均值，并定义原始信号和均值的差值，并判断差值是否满足IMF的两个条件； 从而将原始信号分为n个IMF分量和非随机项之和： imf i 为本征模态函数，r n 为非随机项，n为自然数。 7.根据权利要求6所述的基于改进EMD的MEMS陀螺随机误差建模滤波方法，其特征在于， 所述计算多个IMF的自相关函数，提取出主要含噪的IMF分量，包括： 根据自相关函数的函数值在零点处最大，其余点的函数值迅速衰减到零，呈现出弱相关性；而对于有用信号主导的数据序列，虽然自相关函数值也是零点处最大，但其他点的函数值并非迅速衰减到零，而是缓慢下降、存在一定规律的变化，呈现出强相关性的特性对IMF分量进行筛选分类。 权 利 要 求 书1/2页2CN 109798920 A
TG-5000型,DH-2型陀螺罗经正确使用
实验三、TG-5000型，DH-2型陀螺罗经正确使用 一、实验的目的 了解磁罗经的结构及各部分的作用，掌握磁罗经基本性能的检查方法，掌握磁罗经基本误差的校正方法。 二、实验内容 （一）使用常识 1．一般情况下，陀螺罗经的稳定时间为4～5小时，因此，通常在开航前4小时启动罗经。 2．某些罗经设有加速稳定装置，可将罗经主轴大致置于水平正北，从而缩短了主轴减幅摆动过程，但最迟也应在开航前2小时启动罗经。 3．停港后是否一定要停止罗经工作？停与不停，哪种有益？一般来说到港后不需要罗经时，将其停止，可减小机械磨损，延长使用寿命。但因陀螺马达启动时电流大，比工作电流大几倍，以及重新加速的磨损，考虑到这些对罗经的影响，和一些电子元件也易在启动瞬间电冲击而损坏。因此，如果船舶在港只停4～5天，那就不停为宜。但至今并不曾有某种型号罗经要求，该型号罗经启动后就再不中断，停机。 （二）TG-5000型陀螺罗经的使用 1. 启动 A．快稳启动 若船舶航向已知时（可参考磁罗经航向或码头方位），可按下列步骤启动罗经，约2小时罗经便可稳定。（1）将主罗经开关面板上的方式选择开关置于“旋转”（SLEW）位置，稍等一会（约4分钟），红灯发亮。（2）红灯亮后，向左或向右拨动“旋转开关”（SLEW SWITCH），使主罗经航向指示船舶真航向。 （3）方式选择开关置于“运转”（RUN）位置，绿灯亮。 B．正常启动 若未知船舶航向，则按下列操作启动罗经： 将方式选择开关置于“运转”（RUN）位置，绿灯亮。这种正常启动方式，罗经需4小时才能稳定。2．速度误差校正 将发送箱面板上的纬度和速度旋钮调整到船舶所在的纬度值和速度值。 3．分罗经同步 (1) 置分罗经开关到短开位置,手调分罗经同步旋钮,使其读数与主罗经刻度盘读数一致. (2) 同步后,接通分罗经开关,并检查分罗经与主罗经是否同步,若不同步则重新调整. 4．关机 将方式选择开关置于“断开”（OFF）位置。 5．电源报警 当交流船电断电时，可按下列步骤操作： （1）发送箱上的蜂鸣器发出响声，红灯亮。此时罗经电源自动转换为应急电源，主罗经可继续工作，而分罗经停止工作。 （2）按下报警按钮，蜂鸣器响声停止，红灯仍亮。 （3）当交流船电恢复正常后，蜂鸣器又发出响声，红灯继续发亮。
光纤陀螺随机误差建模与滤波方法研究(精)
第34卷增刊光学技术Vol.34Suppl. 2008年12月OPTICALTECHNIQUEDec.2008 文章编号:100221582(2008)S2******* 光纤陀螺随机误差建模与滤波方法研究 李晓峰,徐军,张胜修 (第二炮兵工程学院,西安710025) Ξ 摘要:提出了一种适用于高精度光纤陀螺的静态输出信号建模的时间序列模型,尔曼滤波器。结果表明,该建模和滤波方法有效地减小了FOG的误差,,提高了导航精度,具有较好的实用价值。 关键词:光纤陀螺;时间序列;随机漂移;卡尔曼滤波中图分类号:U666.1文献标识码:A Studyonthemodelinggyroscoperandomerror ,J,ZHANGSheng2xiu EngineeringCollege,Xi′an710025,China) Abstract:whichcanbeappliedinthemodelingofhigh2preciseFOG′sstaticoutputsignalispre2 sented,andtheKalmanfilterofFOGrandomerrorisbuilt.Theresultshowsthatthismodelingan dfilteringmethodcanreducetheerrorofhigh2preciseFOG.Thenavigationerrorsaredepresse d,andthenavigationprecisionisimproved. Keywords:FOG;timesequence;randomdrift;Kalmanfilter 1引言 陀螺仪是用于自主测量载体相对于惯性空间旋转运动的 元件,因此以陀螺仪为核心的惯性测量系统在飞行器控制与制导,空中、海上和陆上导航/定位中都起着至关重要的作用。光纤陀螺仪是利用Sagnac效应的角速度传感器。Sagnac效应是指当环形干涉仪旋转时,产生一个正比于旋转速率的相位差。光纤陀螺仪具有可靠性高、抗冲击、频带宽、成本低、平均无故障时间长等诸多优点,因此在惯性制导和导航的许多应用领域[1,2],已经将光纤陀螺仪作为一项关键技术进行研究。
罗经差的求取方法Compass Error
罗经差的算法 2007年7月5日,世界时1730,船位在: 15°32.5′N 065°37.8′E;分别测得日落太阳(恒星),月亮,天狼星(星星)的电罗经的方位为:此时电罗经航向310度,磁罗经航向315度,磁差为西5度.求电罗经差,磁罗经自磁! 1),公式法: 公式:Lat LHA Dec LHA Lat CtgAc cos )sin tan tan tan ( ?±= Lat 为纬度,恒为正; LHA 为地方平时,取半圆方位. 其单位为: 当LHA<180°时,为西; 当180° 罗经的使用方法 罗经是测量方向或位置的仪器，经过历代的使用与改进，阳宅学上普遍均用中国四大发明之一的罗盘仪又称罗经。 罗经的构造包括： （一）中央之透明玻璃小圆盒，内含： （１）带钗形头的磁针。 （２）底盘上之红线，以南北轴的基准。 （３）红在线一端之两旁画有两点，两点处即指著北方。 （二）小圆盒外镶一木制转盘，上有各种用途不同之刻度，以供测量定位。 （三）最外一层为一方形盘座，用以固定玻璃小圆盒及木制转盘。 上系二透明垂直之交叉线，以测量时之基准。 四：简易罗经平面图 第一层显示方位名称。 第二层即是以地球磁力线为基准者，一般称为地盘，用以测量屋内各种器物之方位。 第三层即是地盘之纳音层。 第四层即是以地球子午线为基准者，一般称为人盘，用以测量屋外形势。 第五层即是天盘。 罗经因于应用上的不同，有各种层次。一般少则二、三层多则数十层。图四为一简易罗经图平面图。第一层显示东、东南、南、西南、西、西北、北八方，其中 东方包括甲、卯、乙三个字。 东南包括辰、巽、巳三个字。 南方包括丙、午、丁三个字。 西南包括未、坤、申三个字。 西方包括庚、酉、辛三个字。 西北包括戍、乾、亥三个字。 北方包括壬、子、癸三个字、 自甲卯乙至壬子癸共二十四个字、每字占１５度即成了第二层。 第二层即以地磁子午线为基准来测量房宅内各种器物之方位。一般称此层为地盘。 第三层为配合第二层使用时，所需考虑的纳音问题。于第二层每一个字下均有三格，包括两种至三种纳音或一空格。 例： 南方丙字下则有丁巳（纳音土）、庚午（纳音土）及一空格。 西北方戍字下则有丙戍（纳音土）、戊戍（纳音木）及庚戍（纳音金）三种不同之纳音。一般除了确定方位外，还需考虑该方位之纳音是否与出生年之纳音相生或相同。设方向为壬向时，壬字下包括癸亥（纳音水）及甲子（纳音金）。 若出生年之纳音为木时，则当对准癸亥方向为佳。 若出生年之纳音为金时，则当对准甲子方向为佳。 若出生年之纳音为水时，则甲字方向或癸亥方向均可。若出生年之纳音为土时，则甲字方向尚可用。 若可调于空格处。即调于癸亥与甲字之间。 罗经使用法： （一）测量固定物体之方向时： 步骤一：将罗经持平，并贴近或将罗经边缘平行于被测量物之边缘。 步骤二：滑动转盘，使磁针之钗形头与罗经底座红在线之两点契合。 步骤三：以定位透明线所压之层读出方向。 例：测量炉向： 将罗经持平。 贴近炉子边缘。若炉子为铁制者，则会影响磁针摆度， 陀螺罗经 B1、安许茨4型罗经，在纬度20°处起动时达稳定指北需3h，若起动状态一样，则在纬度60°处达稳定指北的时间。 A．仍为3h B．大于3h C．小于3h D．A、B、C皆可能 A2、在北纬静止基座上，下重式罗经主轴指北端的稳定位置是。 A．子午面内水平面之上 B．子午面内水平面之下 C．子午面之东水平面之上 D．子午面之西水平面之下 B3、把自由陀螺仪改造为陀螺罗经，关键是要。 A．克服地球自转B．克服地球自转角速度垂直分量所引起的主轴视运动 C．克服地球自转角速度水平分量所引起的主轴视运动 D．克服陀螺仪的定轴性 D4、一个自由陀螺仪要成为实用的陀螺罗经，必须对其施加。 A．进动力矩和稳定力矩 B．控制力矩和稳定力矩 C．进动力矩和阻尼力矩 D．控制力矩和阻尼力矩 A5、液体连通器式陀螺罗经在起动过程中，当主轴指北端向水平面靠拢时，阻尼力矩起到的作用。 A．增进其靠拢 B．阻止其靠拢 C．不起作用 D．以上都不对 B6、下列何种陀螺罗经采用西边加重物的垂直轴阻尼法。 A．安许茨4型罗经 B．斯伯利37型罗经 C．航海1型罗经 D．阿玛一勃朗10型罗经 A7、在北纬，船用陀螺罗经在稳定位置时，为什么其主轴要在水平面之上有一高度角，主要用于产生。 A．控制力矩 B．阻尼力矩 C．动量矩 D．以上均错 B8、当陀螺罗经结构参数一定时，罗经等幅摆动的周期为84.4min所对应的纬度被称为。 A．标准纬度 B．设计纬度 C．20° D．固定纬度C9、高速旋转的三自由度陀螺仪其进动性可描述为。 A．在外力的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力方向 B．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端力图保持其初始方位不变C．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴的动量矩矢端将以捷径趋向外力矩 D．在外力矩的作用下，陀螺仪主轴即能自动找北指北 C10、舒拉条件是指当陀螺罗经的等幅摆动周期为，陀螺罗经不存在第一类冲击误差。 A．6h B．90min C．84.4min D．60min B11、陀螺罗经的阻尼因数表示主轴减幅摆动过程快慢程度，其大小在范围。 A．1～2 B．2.5～4 C．5～10 D．以上均错 D12、根据“海船航行设备规范”的要求，一般要在开航前4～6h起动陀螺罗经，这是因为。 A．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作温度 B．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到其正常工作电流 C．罗经约经3个周期的阻尼摆动才能达到稳定 20世纪70年代，伴随着光纤通信技术的发展，光纤传感技术也迅速发展起来。该技术是以光波为载体，光纤为媒质，感应和传输外界被测量信号的新型传感技术，以独特的优良性能赢得极大的重视，并在各个领域中广泛应用。光纤陀螺技术是光纤传感技术的一个特例，是利用光学传输特性而非转动部件来感应角速率和角偏差的惯性传感技术。 1 光纤陀螺的结构 按照元器件类型，光纤陀螺分为分立元件型、集成光学型和全光纤型。由于分立元件型光纤陀螺存在体积较大、可靠性较差、误差较大等缺点，现在世界各国都已停止发展。集成光学型光纤陀螺将主要光学元件如耦合器、偏振器、调制器都集成在一块芯片上，将光纤线圈、光源、检测器接在芯片适当的位置，就构成了实用的集成光学型光纤陀螺。从光纤陀螺的发展方向来看，集成光学型光纤陀螺是最有发展前途的光纤陀螺形式。全光纤陀螺是将主要的光学元件都加工在一条保偏光纤上，从而可以避免因元器件连接造成的误差。目前，全光纤陀螺技术比较成熟，其性能在三种中最好，适合在现阶段研制实用的商品光纤陀螺。 根据干涉型光纤陀螺的信号检测方式的不同，可以分为开环式和闭环式两大类。开环式光纤陀螺直接检测干涉条纹的相移，因而动态范围较窄，检测精度较低。闭环式系统采取相位补偿的方法，实时抵消萨格奈克相移，使陀螺始终工作在零相移状态，通过检测补偿相位移来测量角速度，其动态范围大，检测精度高。此外，闭环式光纤陀螺对环境尤其是对振动不敏感，是研制高精度光纤陀螺仪的理想形式。开环式全光纤陀螺是中低精度、低成本光纤陀螺中比较流行的结构。目前，在中高精度光纤陀螺仪领域，最为流行的设计结构为全数字闭环式光纤陀螺仪。 光纤陀螺示意图 2 光纤陀螺的特点 光纤陀螺的主要特点是：①无运动部件，仪器牢固稳定，耐冲击且对加速度不敏感；②结构简单，零部件少，价格低廉；③启动时间短(原理上可瞬间启动)；④检测灵敏度和分辨率极高；⑤可直接用数字输出并与计算机接口联网；⑥动态范围极宽；⑦寿命长，信号稳定可靠； ⑧易于采用集成光路技术；⑨克服了因激光陀螺闭锁现象带来的负效应；⑩可与环形激光陀螺罗经的使用方法
陀螺罗经
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