全姿态光纤陀螺井眼轨迹连续测量仪研究 被引量：9

1

作者 任春华 李兵 +2 位作者 赵幸子 廖冠 李静伟 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第12期2703-2708,共6页

在油气井井眼轨迹测量中,针对传统磁通门磁力计无法在套管井、铁矿井等受磁场干扰或无磁环境下测量的问题,研制了一种新型小口径全姿态井眼轨迹连续测量仪。系统采用了新研制的小口径精密三轴一体化光纤陀螺和3个石英加速度计作为核心... 在油气井井眼轨迹测量中,针对传统磁通门磁力计无法在套管井、铁矿井等受磁场干扰或无磁环境下测量的问题,研制了一种新型小口径全姿态井眼轨迹连续测量仪。系统采用了新研制的小口径精密三轴一体化光纤陀螺和3个石英加速度计作为核心传感器,为克服高温恶劣环境对仪器测量精度的影响,提出了加装保温瓶、置入吸热材料、对传感器采用小波神经网络进行温度漂移辨识与补偿的方案。给出了系统方案、轨迹测量算法、漂移误差估计与补偿算法。测试结果表明:该系统倾角测量范围为0°～180°,井斜方位为0°～360°,井斜方位精度优于±3°,倾角精度优于±0.15°。系统能够有效解决在无磁或磁干扰等环境下的轨迹连续测量问题,其全姿态测量特点使其亦适用于日益增多的水平井测量,具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 轨迹测量 全姿态 无磁环境 光纤陀螺 小口径

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全姿态随钻陀螺测斜技术 被引量：7

2

作者 郭先敏 成冠琪 +1 位作者 蔡西茂 杨利 《石油机械》 2016年第6期1-6,共6页

全姿态随钻陀螺测斜技术克服了传统MWD/无线随钻陀螺测斜仪(GWD)技术的局限性,可有效减少井眼轨迹控制的不确定性,降低钻井施工风险,非常适合于大斜度套管开窗井导斜器定向、丛式井或加密井防碰绕障、救援井及提高向东或向西的大斜度井... 全姿态随钻陀螺测斜技术克服了传统MWD/无线随钻陀螺测斜仪(GWD)技术的局限性,可有效减少井眼轨迹控制的不确定性,降低钻井施工风险,非常适合于大斜度套管开窗井导斜器定向、丛式井或加密井防碰绕障、救援井及提高向东或向西的大斜度井测量精度。介绍了传统MWD/GWD技术的缺陷和全姿态GWD的结构、性能和测量要点。美国得克萨斯州Lake Worth某油田的3口水平井应用结果表明,全姿态GWD数据与连续陀螺测斜仪数据吻合,全姿态GWD数据可信度高。建议加大随钻陀螺测斜技术的研发力度,以提升我国的定向钻井技术水平,为复杂井定向施工提供先进的技术支持。 展开更多

关键词 定向钻井 磁性MWD GWD 全姿态 现场应用

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旋转矢量在高动态全姿态飞行器运动方程中的应用 被引量：5

3

作者 王红辉 杨绍卿 +2 位作者 吴成富 郝峰 车晓涛 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第3期439-446,共8页

基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同... 基于旋转矢量是表示角位置变化所对应的等效旋转而不是角位置本身这一基本思想,同时借鉴旋转矢量在捷联惯性导航算法中的应用,建立了将旋转矢量应用于高动态全姿态飞行器运动方程的数学框架。既克服了欧拉角法不适于全姿态解算的缺点,同时,相比于四元数法又提高了高动态角运动情况下姿态解算的效率。对旋转矢量法、四元数法和欧拉角法在数值解算中的不可交换误差进行了分析。据此,针对单通道具有高动态特性的轴对称飞行器,建立了基于准弹体系的旋转矢量法,提高了解算效率。基于某型滚转导弹运动方程的数字仿真表明了旋转矢量法在姿态解算中的有效性和广泛性。 展开更多

关键词 飞行器控制、导航技术 旋转矢量 欧拉角 四元数 高动态 全姿态

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关于捷联惯导系统全姿态导航的一种新诠释 被引量：4

4

作者 王亚锋 刘华平 +1 位作者 张友安 孙富春 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第20期4755-4758,共4页

飞行器导航中,姿态角的获取可以通过直接或间接的积分运算求得的,所谓间接获取即是指通过四元数或方向余弦的积分运算求得姿态矩阵,再从姿态矩阵中提取姿态角。自从全姿态导航这个词出现开始,很多学者都试图给其一个合理的解释,特别是... 飞行器导航中,姿态角的获取可以通过直接或间接的积分运算求得的,所谓间接获取即是指通过四元数或方向余弦的积分运算求得姿态矩阵,再从姿态矩阵中提取姿态角。自从全姿态导航这个词出现开始,很多学者都试图给其一个合理的解释,特别是在飞行器处于垂直状态时,对于姿态角的取法,他们提出了宝贵的见解,但是经过推理验证,发现其中存在着一些不足。这里,引入目标航向角的概念,提出一种新的姿态角取法,并就全姿态导航的含义给出一种新的诠释。最后,给出一个简单例子对此姿态角取法加以验证。 展开更多

关键词 全姿态 四元数 奇异 垂直状态 目标航向角

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小型尾坐式飞行器航姿测量系统设计与验证 被引量：5

5

作者 胡永江 武斌 +1 位作者 陈鹏 王长龙 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期866-875,共10页

针对小型尾坐式飞行器航姿测量问题,设计了航姿测量系统。采用四元数法更新航姿参数再转换成欧拉角输出。由于小型尾坐式飞行器姿态变化范围大,针对传统四元数到欧拉角的转换算法在扰动下航向和姿态角易发生振荡的问题,提出了一种改进... 针对小型尾坐式飞行器航姿测量问题,设计了航姿测量系统。采用四元数法更新航姿参数再转换成欧拉角输出。由于小型尾坐式飞行器姿态变化范围大,针对传统四元数到欧拉角的转换算法在扰动下航向和姿态角易发生振荡的问题,提出了一种改进的全姿态四元数转换到欧拉角的转换算法,通过分析姿态矩阵中元素的符号,由四元数得到两组欧拉角,以姿态控制利益为牵引,选择正确的一组。针对无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法在外界噪声干扰下测量精度降低的问题,引入自适应算法,使量测噪声统计特性随噪声的变化而自适应的调整,提高系统的抗干扰能力。针对小型尾坐式飞行器姿态易突变的问题,设计了强跟踪滤波器,利用多个渐消因子减小历史数据在测姿中的作用,提高当前信息的比重,提高系统对突变姿态的跟踪精度。最后,通过实验验证了全姿态解算算法、自适应UKF滤波算法和强跟踪算法的可行性,实验结果表明了设计的航姿测量系统对小型尾坐式飞行器的适用性。 展开更多

关键词 尾坐式 全姿态 自适应无迹卡尔曼滤波 强跟踪

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基于误差四元数的捷联惯导全姿态导航与控制 被引量：3

6

作者 王亚锋 刘华平 +1 位作者 孙富春 张友安 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 2007年第4期390-393,共4页

在舵偏控制回路中使用欧拉角姿态信息,是现有飞行器捷联惯导系统普遍采用的方法。为避免垂直状态时欧拉角姿态表示法的算法奇异问题,引入了四元数姿态表示法,但是最终形成偏差输入到舵机的仍旧是欧拉角姿态信息。对此问题,文中分析讨论... 在舵偏控制回路中使用欧拉角姿态信息,是现有飞行器捷联惯导系统普遍采用的方法。为避免垂直状态时欧拉角姿态表示法的算法奇异问题,引入了四元数姿态表示法,但是最终形成偏差输入到舵机的仍旧是欧拉角姿态信息。对此问题,文中分析讨论了捷联惯导系统中,以欧拉角信号控制飞行器舵偏输出(推力矢量输出)的传统方法的两点不足之处:垂直状态时欧拉角姿态算法的物理奇异问题;控制路径过长问题。提出由误差四元数直接控制舵偏输出(推力矢量输出)的新的捷联导航方法。此方法控制路径最短,且克服了物理奇异问题,不局限于飞行器所处的姿态,因此,将其称之为全姿态导航方法。仿真结果表明了此方法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 误差四元数 全姿态 奇异 捷联惯导

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改进三维不规则排样构造算法 被引量：2

7

作者 刘虓 徐磊 +1 位作者 陈超核 刘嘉敏 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期165-171,共7页

针对三维不规则排样构造算法的瓶颈问题提出了两方面改进:首先,将不规则三维零件进行矢量图与像素图的混合表达,在算法的初始阶段,零件采用矢量方式表达;在寻找最优排样姿态阶段则使用立方体微粒表达;在算法末尾阶段为了消除零件之间的... 针对三维不规则排样构造算法的瓶颈问题提出了两方面改进:首先,将不规则三维零件进行矢量图与像素图的混合表达,在算法的初始阶段,零件采用矢量方式表达;在寻找最优排样姿态阶段则使用立方体微粒表达;在算法末尾阶段为了消除零件之间的缝隙并输出精确的排样图,零件恢复为矢量表达。然后,引入航空航天领域的“全姿态”概念:借助经线和纬线在球体上均匀布置多个表面点;以球心为起点,以表面点为终点,从而确定多个旋转轴。通过这种方法,零件可以获得比传统方法更多的旋转轴,从而大大提升了排样姿态的优化搜索空间。通过算例证明,所提算法具有执行速度快和排样性能好的优点。 展开更多

关键词 三维排样 不规则排样 混合表达 全姿态 构造算法

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微小型无人机全姿态增稳控制系统的设计与实现

8

作者 迟晓鹏 罗卫兵 霍丽霞 《现代电子技术》 2010年第8期160-162,共3页

针对传统微小型无人机在飞行过程中存在的稳定性问题,指出影响稳定的因素。提出一种基于三轴陀螺和倾角传感器构成全姿态增稳控制系统的设计方案,采用EWTS82三轴陀螺和SCA100T双轴传感器组成姿态增稳硬件控制,结合软件增稳控制,成功应... 针对传统微小型无人机在飞行过程中存在的稳定性问题,指出影响稳定的因素。提出一种基于三轴陀螺和倾角传感器构成全姿态增稳控制系统的设计方案,采用EWTS82三轴陀螺和SCA100T双轴传感器组成姿态增稳硬件控制,结合软件增稳控制,成功应用到某型微小型无人机上。大量的试飞结果表明,基于三轴陀螺和倾角传感器构成的姿态增稳控制系统优于传统的测量单元,有很好的应用价值。 展开更多

关键词 无人机 三轴陀螺 倾角传感器 增稳控制

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四元数在弹射座椅性能仿真中的应用 被引量：9

9

作者 封文春 林贵平 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期881-884,共4页

针对弹射座椅性能仿真中欧拉角速率方程在大幅度姿态运动时存在奇异性,以及四元数法由于姿态角的有界性而出现跳跃、难以实现全姿态角的问题,提出了四元数与欧拉角相结合的方法.阐述了四元数的定义、几何意义及四元数表示的运动学方程.... 针对弹射座椅性能仿真中欧拉角速率方程在大幅度姿态运动时存在奇异性,以及四元数法由于姿态角的有界性而出现跳跃、难以实现全姿态角的问题,提出了四元数与欧拉角相结合的方法.阐述了四元数的定义、几何意义及四元数表示的运动学方程.通过四元数到欧拉角的转换,给出了仿真中四元数的积分初值计算公式;分析了弹射仿真中姿态角的跳跃和间断问题.以某型号座椅为例进行了仿真计算,通过对比仿真结果和试验数据,确认了仿真的有效性;与采用单一四元数法的仿真结果进行对比表明,该方法充分结合了四元数与欧拉角速率方程的优点,有效解决了欧拉角速率方程的奇异性和弹射仿真中全姿态角的实现. 展开更多

关键词 弹射座椅 弹射仿真 欧拉角 全姿态角 四元数

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全姿态水下移动平台模式切换姿态控制研究

10

作者 林锐 曹军军 +1 位作者 刘纯虎 连琏 《海洋技术学报》 2023年第4期1-13,共13页

为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机(Glider)和自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV) 3种工作模式的全姿态水下移动平台(All-attitude Multimode Underwater Vehicl... 为了适应复杂海洋环境中多样性的观探测任务需求,本文提出了一种融合Argo浮标、水下滑翔机(Glider)和自治式水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV) 3种工作模式的全姿态水下移动平台(All-attitude Multimode Underwater Vehicle,AMUV)。首先,基于3种水下移动平台的工作原理,建立了AMUV的六自由度动力学模型;然后,针对动力学模型中的非线性耦合特性及模式切换过程中的驱动位形变化等问题,基于比例、积分、微分控制器(Proportional Integral Derivative,PID)与模糊控制概念,设计了不依赖于数学模型的自适应模糊PID姿态控制器,实现了AMUV多模式切换过程中的姿态控制;最后,开展多模式切换控制仿真实验,将自适应模糊PID控制器与传统PID控制器仿真结果进行对比,并设计了全模式任务工况,仿真结果表明,本文提出的控制器能够精确和稳定地控制AMUV进行多种工作模式的相互切换。 展开更多

关键词 全姿态水下移动平台 模式切换 姿态控制 自适应模糊PID控制器

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雷达目标全姿态RCS数据库设计与检索方法 被引量：2

11

作者 阳召成 聂镭 黎湘 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2009年第10期3843-3845,3848,共4页

由于雷达目标全姿态RCS数据动辄拥有108条记录,对如此庞大的数据集进行的存储与检索操作常常是系统性能的瓶颈,其效率决定着算法的可行性。针对该问题,对传统的目标全姿态RCS数据库设计方案加以改进,提出了一种更加高效的存储机制;在此... 由于雷达目标全姿态RCS数据动辄拥有108条记录,对如此庞大的数据集进行的存储与检索操作常常是系统性能的瓶颈,其效率决定着算法的可行性。针对该问题,对传统的目标全姿态RCS数据库设计方案加以改进,提出了一种更加高效的存储机制;在此基础上,提出了基于数组的雷达目标全姿态RCS数据库检索方法。它利用了Oracle DBMS的强大管理功能和内存缓冲的高效检索,通过结构化数组下标计算对应到内存缓冲区中的预期偏移量,省略了反复的数据查表工作。实验效率分析表明,新方法对于数据存储和检索效率均有显著提升。 展开更多

关键词 全姿态RCS数据库 检索 数组 数据库设计

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一种建立全方位挠性陀螺寻北仪误差模型的新方法（续）

12

作者 王振业 郭晓松 +1 位作者 周召发 薛海建 《战术导弹控制技术》 2013年第2期6-10,26,共6页

为有效提高挠性陀螺寻北仪的寻北精度引入了基于误差角的寻北误差模型，从理论上分析了误差角和方位角的变化对寻北误差的影响，通过仿真进一步证明了理论分析的正确性，仿真结果还表明当方位角为0°或180°时由误差角引起的寻... 为有效提高挠性陀螺寻北仪的寻北精度引入了基于误差角的寻北误差模型，从理论上分析了误差角和方位角的变化对寻北误差的影响，通过仿真进一步证明了理论分析的正确性，仿真结果还表明当方位角为0°或180°时由误差角引起的寻北误差将达到最大值，当误差角在0～1′变化时引起的最大寻北误差为24′，当误差角在0～30”变化时引起的最大寻北误差为9′，当误差角在0～10″变化时引起的最大寻北误差为3′，当误差角在0～1″变化时寻北误差接近为零。 展开更多

关键词 全方位挠性陀螺寻北仪 误差角 寻北误差 寻北精度 遗传算法

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基于RBF神经网络的全姿态磁航向误差建模与补偿 被引量：4

13

作者 焦飞 赵忠 王璐 《测控技术》 CSCD 2007年第10期85-87,共3页

对磁罗盘系统误差和目前多数文献所提出的全姿态磁航向误差补偿方法的不足进行了分析。针对具有一定俯仰角或横滚角的磁罗盘系统磁航向误差建模和补偿问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的修正方法,并与BP神经网络方法进行了比较... 对磁罗盘系统误差和目前多数文献所提出的全姿态磁航向误差补偿方法的不足进行了分析。针对具有一定俯仰角或横滚角的磁罗盘系统磁航向误差建模和补偿问题,提出了基于径向基函数(RBF)神经网络的修正方法,并与BP神经网络方法进行了比较。在分析算法原理的基础上进行了实验仿真,结果表明:采用RBF神经网络在明显提高网络收敛速度的基础上,大大减小了全姿态磁航向误差,校正效果优于BP神经网络。 展开更多

关键词 RBF神经网络 磁航向误差 全姿态 建模与补偿

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直升机两步法抗饱和控制 被引量：3

14

作者 汪庆 王永 +1 位作者 彭程 缪礼锋 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期888-894,900,共8页

在执行机构饱和约束下,研究了直升机的全姿态控制和速度跟踪问题.提出了一种能适用直升机这样的开环不稳定系统的两步法抗饱和控制方法,即第1步在不考虑饱和约束下设计了直升机H∞回路成形内外回路控制器,内回路实现直升机全姿态控制和... 在执行机构饱和约束下,研究了直升机的全姿态控制和速度跟踪问题.提出了一种能适用直升机这样的开环不稳定系统的两步法抗饱和控制方法,即第1步在不考虑饱和约束下设计了直升机H∞回路成形内外回路控制器,内回路实现直升机全姿态控制和通道解耦,外回路实现速度跟踪;第2步考虑饱和约束,设计抗饱和补偿器弱化饱和引起的闭环性能退化.证明了该抗饱和控制系统的L2稳定性,并通过回路变换和乘数理论减少其保守性.对UH-60黑鹰直升机的仿真试验表明了该方法的有效性. 展开更多

关键词 两步法抗饱和 L2稳定 H∞回路成形 内外回路 全姿态

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直升机H_∞回路成形全姿态控制器设计 被引量：3

15

作者 王永 汪庆 +1 位作者 康卫昌 梁青 《飞行力学》 CSCD 北大核心 2010年第3期43-46,共4页

根据内外回路思想结合鲁棒H∞回路成形方法,设计了直升机双回路飞行控制系统。内回路主要完成直升机的全姿态控制,包括滚转角、俯仰角和偏航角的同时控制;外回路在内回路的基础上实现了速度跟踪。所设计的控制系统基本实现了直升机各通... 根据内外回路思想结合鲁棒H∞回路成形方法,设计了直升机双回路飞行控制系统。内回路主要完成直升机的全姿态控制,包括滚转角、俯仰角和偏航角的同时控制;外回路在内回路的基础上实现了速度跟踪。所设计的控制系统基本实现了直升机各通道间的解耦,且具有良好的跟踪性能和鲁棒性能。最后,按照ADS-33E标准对飞行性能进行了评估,结果表明飞行品质达到了1级水平。 展开更多

关键词 直升机 全姿态 解耦 飞行控制 H∞回路成形 双回路

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克服欧拉方程奇异性的双欧法 被引量：30

16

作者 黄雪樵 《飞行力学》 CSCD 北大核心 1994年第4期28-37,共10页

论述一种解算飞机姿态角的新方法。它利用正、反欧拉方程间精华区倒挂关系进行分区接替运算，充分发挥二者的长处，把精华区扩展到全域，消除了奇异区，比其地方法具有解算准确、使用简便的显著优点。飞行仿真实践表明它根除了奇异性，... 论述一种解算飞机姿态角的新方法。它利用正、反欧拉方程间精华区倒挂关系进行分区接替运算，充分发挥二者的长处，把精华区扩展到全域，消除了奇异区，比其地方法具有解算准确、使用简便的显著优点。飞行仿真实践表明它根除了奇异性，是理想的全姿态方程。其原理对其他工程和物理领域都有广泛推广应用价值。 展开更多

关键词 双欧法 欧拉方程 奇异性 单欧法 飞机姿态角

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基于稳定奇异值的惯性平台全姿态控制方法 被引量：3

17

作者 闵跃军 魏宗康 《导航与控制》 2020年第4期143-153,共11页

在载体大机动飞行的背景下,要求惯性平台具备全姿态的功能。传统的认知中,三轴平台因为内框架角不能工作在接近于±90°的大角度而不具备全姿态功能,为此在内框架增加了限位装置以限制内框架角的工作范围。在三轴平台的基础上... 在载体大机动飞行的背景下,要求惯性平台具备全姿态的功能。传统的认知中,三轴平台因为内框架角不能工作在接近于±90°的大角度而不具备全姿态功能,为此在内框架增加了限位装置以限制内框架角的工作范围。在三轴平台的基础上发展出了四轴平台以使内部三个轴始终处于正交状态,从而实现全姿态功能,但外框架角却在工作于±90°时不能保证内框架角处于零位。本文提出了一种基于稳定奇异值的惯性平台全姿态控制方法,验证了三轴平台在框架锁定时通过主动控制可具备自解锁功能,从而具备全姿态能力,颠覆了传统参考资料中对三轴平台的认知。相对于四轴平台,三轴平台少了一个框架,体积和质量都可减小。因此,在高精度惯性导航的工程应用中,将会从四轴平台又回归到三个框架角都具备±180°回转能力的三轴平台。 展开更多

关键词 惯性平台 全姿态控制 稳定奇异值 三轴平台 四轴平台

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