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机动平台上双阻尼重力摆与加速度计确定重力方向
结题报告
批准号:
61104194
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
23.0 万元
负责人:
卢晓东
依托单位:
学科分类:
F0303.系统建模理论与仿真技术
结题年份:
2014
批准年份:
2011
项目状态:
已结题
项目参与者:
蔡立军、于晓洲、赵斌、董鹏、罗达、刘小军、陈曙光
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中文摘要
针对机动平台上重力摆受到平台加速度影响无法测量真实重力方向的问题,本项目提出利用双阻尼重力摆和三轴加速度计的方法来实现机动平台上的重力方向确定。本方法的创新点在于利用加速度计测量的合力矢量与重力摆感受的合力矢量包含有相同的重力矢量和相反的外加速度矢量,通过获取重力摆稳定的方向和当地重力加速度的大小实现在机动平台上获得真实的重力方向。方法优点在于利用重力摆和加速度计等简单设备实现机动平台的重力方向确定,但其难点在于重力摆受平台机动变化难以快速稳定。为此本申请提出了利用两种频率和阻尼不同的重力摆同时测量,通过对两个重力摆不同状态的受迫振荡分析快速估计出合力矢量方向。此外由于平台的三轴姿态转动会引起重力分量大小与姿态角的耦合,因此提出矢量旋转与联合滤波技术的求解。本项目意义在于使用简单力学测量设备实现机动平台上重力方向确定,该技术可应用于低成本机动平台的导航和大地重力测量。
英文摘要
国家自然科学基金青年科学基金《机动平台上双阻尼重力摆与加速度计确定重力方向》项目是针对低速运动平台上利用加速度计和双阻尼重力摆实现对重力方向进行快速确定的目的开展的研究。在这三年的研究过程中,项目组从科学原理推导、实验装置设计和研制、阻尼重力摆建模、阻尼重力摆视重力方向的快速估计方法等四个方面开展了探索和研究工作。. 尽管在科学原理推导方面证明了申请时的方法是不可行,但是项目组仍然在实验装置的设计研制、阻尼重力摆建模和阻尼重力摆视重力方向的快速估计方面取得了一定成果。特别在是阻尼重力摆重力方向的快速估计方向,项目组所提出的基于摆动Markov模型(SM)和CV、CA模型构建的交互多模型滤波方法能够有效对具有确定振荡频率的阻尼振荡运动进行滤波和噪声抑制。这种方法除了应用于重力摆模型,还被应用于飞行器弹体振荡环节中的测量信息估计中,并培养了一名硕士研究生在此方向上开展研究。另一方面,对于初始扰动情况下阻尼衰减振动中的稳态值参数估计技术能够在五个周期内迅速估计出振荡衰减的稳态值和阻尼系数,这对于诸如航天器的太阳电池板或者天线等扰动控制问题具有很大的支持。这种基于线性展开最小二乘方法估计的稳态值计算量较小,且能够在较短时间内实现参数估计,因此在本自然基金项目结束后仍然将进一步开展实际应用方面的研究。. 在人才培养方面,在本项目的支持下共培养博士研究生1人,硕士研究生7人,其中已毕业5人,在读3人。在学术成果方面,与本项目相关的已发表文章共6篇,同时已投稿的期刊和国际会议文章共3篇,在项目的结束后的两年内,以上文章都将公开见刊。在国际交流方面,本项目所提出的SM交互滤波算法和阻尼振荡稳态值估计方法已经应用于与欧空局合作的QB50微小卫星上,该卫星目前已经完成地面样机研制,预计在2016年搭载长征7号运载火箭升空。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2011
期刊:兵工学报
影响因子:--
作者:卢晓东;周军;贺元军;赵斌
通讯作者:赵斌
DOI:--
发表时间:2014
期刊:计算机测量与控制
影响因子:--
作者:沈楷;郭建国;卢晓东;赵斌;周军
通讯作者:周军
DOI:--
发表时间:2012
期刊:计算机仿真
影响因子:--
作者:刘小军;周军;卢晓东
通讯作者:卢晓东
DOI:--
发表时间:2011
期刊:中国惯性技术学报
影响因子:--
作者:卢晓东;周军;刘小军
通讯作者:刘小军
DOI:--
发表时间:2012
期刊:Infrared and Laser Engineering
影响因子:--
作者:周军;董鹏;卢晓东
通讯作者:卢晓东
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