基于射頻前端的GPS軟件接收機設(shè)計與驗證

唐康華，吳美平，胡小平

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工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科

基于射頻前端的GPS軟件接收機設(shè)計與驗證

唐康華，吳美平，胡小平

介紹了基于硬件射頻前端的GPS軟件接收機設(shè)計與驗證.針對GPS串行的搜索算法速度慢的缺點，采用了高速的并行碼相位搜索算法；設(shè)計和實現(xiàn)了碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)，并用載波環(huán)路來輔助碼跟蹤環(huán)路；綜合考慮接收機的動態(tài)性和噪聲影響，采用最優(yōu)化設(shè)計思想，設(shè)計了GPS軟件接收機最優(yōu)環(huán)路帶寬.采用GPS中頻信號采樣器采集實際GPS數(shù)據(jù)，對搜索和跟蹤算法進(jìn)行了驗證.測試結(jié)果證明所設(shè)計的搜索和跟蹤方法是有效的，使得用戶在微弱信號處理、多路徑處理和發(fā)展新的算法等方面具有更大的靈活性，為實際的高性能硬件GPS接收機設(shè)計提供的重要的基礎(chǔ).

全球定位系統(tǒng)；軟件接收機；并行碼相位搜索；跟蹤

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（1）： 51-54入選年份：2012

相關(guān)地磁匹配定位技術(shù)

劉飛，周賢高，楊曄，等

摘要：地磁匹配定位算法的本質(zhì)是數(shù)字地圖匹配，相關(guān)匹配算法是數(shù)字地圖匹配的有效算法.在地磁導(dǎo)航中該匹配算法自適應(yīng)實時構(gòu)造基準(zhǔn)數(shù)據(jù)序列，并以HAUSDORFF距離作為相關(guān)判斷準(zhǔn)則.為了提高了算法實時性，提出了預(yù)匹配和精匹配相結(jié)合的改進(jìn)措施優(yōu)化了運算過程.在預(yù)匹配過程中，由于地磁數(shù)據(jù)的離散性，搜索步長定為一個基本網(wǎng)格單元，并與序貫相似檢測原則相結(jié)合，這樣可快速排除非匹配區(qū)，篩選得到精匹配所需要的可行區(qū)域.在精匹配中，引入了雙線性插值法對地磁場原始數(shù)據(jù)進(jìn)行加密內(nèi)插以提高匹配精度.最后利用地磁場數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真試驗，結(jié)果表明在一定條件下該相關(guān)匹配算法對地磁導(dǎo)航具有適用性.

關(guān)鍵詞：地磁匹配；數(shù)字地圖；序貫相似檢測；HAUSDORFF距離

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（1）： 59-62入選年份：2012

一種新的激光陀螺慣性測量組合標(biāo)定方法

袁保倫，饒谷音

摘要：根據(jù)激光陀螺和石英加速度計的簡化輸出模型，推導(dǎo)并提出了一種新的激光陀螺慣性測量組合標(biāo)定方法.該方法首先建立了一個與轉(zhuǎn)臺無關(guān)的機體坐標(biāo)系，然后利用慣性測量組合繞6個不共面軸轉(zhuǎn)動的輸出值求解出激光陀螺的比例因子和安裝方位；與此同時，根據(jù)6個轉(zhuǎn)軸在豎直向上和豎直向下位置時的慣性測量組合輸出值來確定加速度計在同一機體坐標(biāo)系下的比例因子、安裝方位和漂移.理論分析表明，與傳統(tǒng)的標(biāo)定方法不同，新方法對激光陀螺的標(biāo)定結(jié)果受轉(zhuǎn)臺精度的影響較小，可以克服減震裝置變形對激光陀螺標(biāo)定的影響，從而實現(xiàn)中等精度轉(zhuǎn)臺對慣性測量組合的高精度標(biāo)定.

關(guān)鍵詞：慣性測量組合；激光陀螺；標(biāo)定；比例因子；安裝誤差

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（1）： 31-34入選年份：2012

地磁輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合算法

楊功流，李士心，姜朝宇

摘要：對地磁輔助導(dǎo)航技術(shù)的基本原理進(jìn)行分析，詳細(xì)介紹了采樣卡爾曼濾波算法并將其用于慣性/地磁導(dǎo)航系統(tǒng)的數(shù)據(jù)融合，即通過設(shè)計少量的SIGMA點，并計算這些SIGMA點通過非線性函數(shù)的變換，從而獲得濾波值基于非線性狀態(tài)方程的更新.仿真表明，特別是當(dāng)系統(tǒng)非線性較大時，采樣卡爾曼器性能明顯優(yōu)于擴展卡爾曼濾波器.因此，從某種程度上說，采樣卡爾曼濾波可以替代擴展卡爾曼濾波在地磁輔助導(dǎo)航系統(tǒng)中使用.

關(guān)鍵詞：慣性導(dǎo)航；地磁導(dǎo)航；卡爾曼濾波；匹配算法

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（1）： 47-50入選年份：2012

直線段的重力場匹配水下導(dǎo)航新方法

吳太旗，黃謨濤，邊少鋒，等

摘要：針對當(dāng)前重力場匹配算法在實時性和可用性上存在的不足，考慮到潛艇水下航行軌跡在短時間內(nèi)為一條直線的特點，提出了一種基于直線段方式進(jìn)行重力圖形匹配的新方法.該方法通過以初始概略點位為中心的旋轉(zhuǎn)搜索，選取滿足在一條直線段上與測量點的重力誤差在一定范圍內(nèi)的點集作為最終匹配點，并以實測海區(qū)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行了實驗驗證.實驗結(jié)果表明，這種基于直線段的重力場匹配新方法可以在一定程度上克服由于重力測量精度不夠帶來的匹配失效問題，能夠獲得很好的匹配效果，同時也解決了當(dāng)前其它匹配算法在實時性上存在的突出問題.匹配算法在實時性和可用性上具有一定創(chuàng)新.

關(guān)鍵詞：重力場；圖形匹配；相關(guān)匹配算法；潛艇導(dǎo)航

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（2）： 202-205入選年份：2012

旋轉(zhuǎn)IMU在光纖捷聯(lián)航姿系統(tǒng)中的應(yīng)用

王其，徐曉蘇

摘要：慣性測量單元輸出信號的精度直接影響捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的精度，為了提高捷聯(lián)系統(tǒng)的精度，以艦船光纖捷聯(lián)慣性航姿系統(tǒng)為應(yīng)用對象，采用了雙軸旋轉(zhuǎn)機構(gòu)連續(xù)勻速旋轉(zhuǎn)IMU的系統(tǒng)方法，把慣性測量單元輸出信號中的漂移誤差調(diào)制成正弦信號，通過捷聯(lián)算法中的積分運算可以有效地消除陀螺和加速度計中的漂移誤差，從而有效地提高捷聯(lián)慣性航姿系統(tǒng)的精度，并進(jìn)行了系統(tǒng)仿真實驗.仿真結(jié)果表明：經(jīng)過旋轉(zhuǎn)以后的IMU輸出信號誤差較傳統(tǒng)非旋轉(zhuǎn)方法可以減小一個數(shù)量級.基于雙軸旋轉(zhuǎn)IMU的系統(tǒng)方法可以有效地減小IMU輸出信號漂移誤差和提高捷聯(lián)慣性航姿系統(tǒng)的精度.

關(guān)鍵詞：捷聯(lián)航姿系統(tǒng)；雙軸旋轉(zhuǎn)；光纖陀螺儀；慣性測量單元

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（3）： 265-268入選年份：2012

重力輔助導(dǎo)航匹配區(qū)域選擇準(zhǔn)則

程力，張雅杰，蔡體菁

摘要：通過在重力場區(qū)域中移動局部計算窗口的方法，計算了實測重力場各個局部的多種統(tǒng)計特征并使用填色等值線圖進(jìn)行了對比和分析，以局部重力場的標(biāo)準(zhǔn)差和經(jīng)緯度方向相關(guān)系數(shù)作為匹配區(qū)域選擇的數(shù)量指標(biāo)，給出了重力匹配區(qū)經(jīng)驗選擇準(zhǔn)則.采用均方誤差和平均絕對差算法在實測重力圖上對重力輔助慣性導(dǎo)航系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究，計算結(jié)果表明，在滿足重力匹配區(qū)選擇準(zhǔn)則下進(jìn)行的重力輔助導(dǎo)航，其導(dǎo)航系統(tǒng)定位誤差小于一個重力圖網(wǎng)格，匹配率大于90%.

關(guān)鍵詞：組合導(dǎo)航系統(tǒng)；慣性導(dǎo)航；重力匹配；匹配區(qū)域

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2007， 15（5）： 559-563入選年份：2012

基于BP網(wǎng)絡(luò)的地磁基準(zhǔn)圖制備及其精度評價

喬玉坤，王仕成，張金生，等

摘要：利用測量數(shù)據(jù)建模和插值是地磁基準(zhǔn)圖制備的兩種基本方法，常用的地磁場建模方法不適合小尺度的區(qū)域地磁場建模.人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的逼近任意復(fù)雜非線性系統(tǒng)的能力，該文引入應(yīng)用最為廣泛的反向傳播（Backward Promulgation，BP）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立區(qū)域地磁場的模型，將地理經(jīng)度和緯度作為輸入，地磁場總強度值作為輸出，通過部分測量數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)I練，用其余測量數(shù)據(jù)對網(wǎng)絡(luò)的性能進(jìn)行評價，進(jìn)而由訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)得到基準(zhǔn)圖制備需要的地磁數(shù)據(jù).分別使用BP網(wǎng)絡(luò)建模方法和8種插值方法在不同數(shù)據(jù)點分布情況下進(jìn)行了基準(zhǔn)圖的制備實驗，精度評價結(jié)果表明了 BP網(wǎng)絡(luò)建模方法的有效性.根據(jù)實驗結(jié)果對不同數(shù)據(jù)點分布情況下各種方法的優(yōu)劣進(jìn)行了比較.

關(guān)鍵詞：BP網(wǎng)絡(luò)；插值；地磁場；基準(zhǔn)圖；導(dǎo)航

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2009， 17（1）： 53-58入選年份：2012

利用ESO和TD進(jìn)行的激光捷聯(lián)慣組誤差參數(shù)外場標(biāo)定方法

楊曉霞

摘要：目的：目前，捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的實驗室內(nèi)系統(tǒng)級標(biāo)定方法已經(jīng)相對比較成熟，但是當(dāng)慣組被安裝到載體上以后，為了適應(yīng)系統(tǒng)長期穩(wěn)定的外場使用，需要對慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差參數(shù)的外場標(biāo)定方法進(jìn)行研究.由于外場條件下可利用的基準(zhǔn)信息少、系統(tǒng)的可觀測性差，采用傳統(tǒng)的將誤差參數(shù)擴展為系統(tǒng)狀態(tài)從而進(jìn)行各種濾波估計的方法的精度受到很大的制約.本文擬研究外場條件下（即不借助于轉(zhuǎn)臺等設(shè)備的條件下）通過觀測導(dǎo)航誤差來對慣組誤差參數(shù)進(jìn)行估計的方法，提供外場條件下慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差參數(shù)標(biāo)定的一種思路.主要解決如下兩個關(guān)鍵問題：如何設(shè)計外場條件下可行的位置和運動，提高系統(tǒng)的能觀性，從而保障誤差參數(shù)估計的精度；如何設(shè)計有效的算法對慣組誤差參數(shù)進(jìn)行快速高精度地估計.

方法：首先對外場條件下捷聯(lián)慣組誤差方程的能觀性進(jìn)行分析，根據(jù)能觀測的組合狀態(tài)與系統(tǒng)誤差觀測量（包括直接觀測量速度誤差和位置誤差及其導(dǎo)數(shù)）之間的關(guān)系，分析各誤差參數(shù)估計的精度、估計收斂速度和受噪聲的影響程度，從而選取導(dǎo)航系中能觀測的等效天向加表誤差和近似能觀測且估計速度較快的等效北向陀螺誤差為待估參數(shù)，并進(jìn)一步根據(jù)可觀測量和待估計參數(shù)之間的關(guān)系，分析得到通過等效天向加表誤差和等效北向陀螺誤差估計九個誤差參數(shù)的多位置標(biāo)定設(shè)計原則，該原則可以作為外場條件下設(shè)計標(biāo)定實驗的指導(dǎo)原則.由于對等效天向加表誤差和等效北向陀螺誤差的估計用到了系統(tǒng)觀測量的一階及二階微分信號，因此，需要設(shè)計有效的算法來提取觀測信號的微分信號.本文給出了提取誤差觀測量微分信號的跟蹤微分器（TD）算法和擴張狀態(tài)觀測器（ESO）算法，此兩種方法均能夠克服經(jīng)典微分器將噪聲放大的效應(yīng)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對微分信號的快速及高精度地提取.結(jié)果：根據(jù)理論分析給出的多位置標(biāo)定設(shè)計原則，給出了一組可行的多位置編排對慣組9個誤差參數(shù)進(jìn)行了標(biāo)定計算，仿真結(jié)果表明，TD和ESO均能夠較快速地提取出觀測信號的一階或二階微分信號，并且提取二階微分信號的估計收斂速度要慢一些.根據(jù)此方法實現(xiàn)了對陀螺和加速度計9個誤差參數(shù)的估計，其中加速度計的零偏和標(biāo)度因數(shù)誤差的估計誤差在設(shè)定值的2‰以內(nèi)，陀螺零偏的估計誤差在設(shè)定值的10%以內(nèi).為了進(jìn)一步提高陀螺零偏的估計精度，提出了兩步標(biāo)定方法，此時陀螺零偏的估計誤差在設(shè)定值的8‰以內(nèi)，估計精度得到提高.

結(jié)論：通過ESO和TD提取導(dǎo)航速度誤差的微分信息，進(jìn)而計算慣組9個誤差參數(shù)的外場標(biāo)定方法從本質(zhì)上揭示了外場可觀測量與誤差參數(shù)之間的關(guān)系，該方法不需要借助于其它的外部設(shè)備，只需要記錄導(dǎo)航誤差就能夠完成誤差參數(shù)的快速標(biāo)定，易于在外場中實現(xiàn).根據(jù)文中給出的多位置編排原則，很容易找到滿足誤差參數(shù)完全可辨識的實驗方法，為外場條件下慣導(dǎo)系統(tǒng)的標(biāo)定方法提供了一種新的思路.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2010， 18（1）： 1-9， 15入選年份：2012

布里淵光纖環(huán)形激光器的發(fā)展與應(yīng)用

洪偉

摘要：目的：隨著光纖通訊和光纖傳感技術(shù)的發(fā)展，布里淵光纖環(huán)形激光器迅速發(fā)展并得到了廣泛應(yīng)用.特別是它們在光信號慢光緩存、超窄線寬激光光源、多波長光纖激光器和布里淵光纖陀螺等方面的應(yīng)用近年來引起了各國研究人員的廣泛關(guān)注，由于布里淵光纖環(huán)形激光器具有一系列優(yōu)異的特性，在全光通信、相干光通信及光纖傳感等領(lǐng)域中具有日益重要的應(yīng)用前景.基于陀螺的慣性技術(shù)是軍事中的關(guān)鍵技術(shù)，光纖陀螺發(fā)展至今已經(jīng)出現(xiàn)了三代，分別為第一代干涉式光纖陀螺、第二代諧振式光纖陀螺和第三代布里淵光纖陀螺.干涉式光纖陀螺發(fā)展至今，技術(shù)已經(jīng)完全成熟，國外各種精度的干涉式光纖陀螺均達(dá)到批產(chǎn)水平，國內(nèi)的中低精度干涉式光纖陀螺也已成熟，高精度陀螺也時有報道，但對于溫度、振動等關(guān)鍵瓶頸技術(shù)并沒有實質(zhì)性突破，另外，由于干涉式光纖陀螺的精度與光纖線圈長度成正比，因此高精度干涉式光纖陀螺從原理上來講無小型化可能.所有以上原因都為作為第三代光纖陀螺的布里淵光纖陀螺提供了廣闊的發(fā)展空間.在此背景下，本文對布里淵光纖環(huán)形激光器及作為其主要應(yīng)用之一的布里淵光纖陀螺進(jìn)行了回顧.

方法：本文從光纖和幾個主要光學(xué)器件的發(fā)展對布里淵光纖環(huán)形激光器的影響出發(fā)，綜述了布里淵光纖環(huán)形激光器的發(fā)展歷史，介紹了各種布里淵環(huán)形腔的特點，并探討了它們的優(yōu)點和存在的技術(shù)問題，重點回顧了布里淵光纖環(huán)形激光器在各研究領(lǐng)域中的應(yīng)用及有代表性的研究成果.布里淵光纖陀螺作為布里淵光纖環(huán)形激光器的主要應(yīng)用，一經(jīng)提出就受到了世界各國研究機構(gòu)的普遍重視.與干涉型光纖陀螺相比，布里淵光纖陀螺采用的光纖長度要短得多，信號處理系統(tǒng)大大簡化，具有很高的理論靈敏度，在實現(xiàn)光纖陀螺高精度和小型化方面優(yōu)勢明顯.文中還對布里淵光纖陀螺的原理和技術(shù)特點進(jìn)行了分析，最后探討了其發(fā)展過程中存在的技術(shù)問題及其發(fā)展前景.

結(jié)果：本文主要論述了隨著光纖技術(shù)的進(jìn)步和光器件的發(fā)展，布里淵光纖環(huán)形激光器的幾個里程碑式的發(fā)展節(jié)點，側(cè)重點主要在單頻斯托克斯光的產(chǎn)生及其穩(wěn)定性上，另外，對布里淵光纖陀螺的技術(shù)特點及其目前存在的主要技術(shù)問題進(jìn)行了分析與總結(jié).

結(jié)論：布里淵光纖環(huán)形激光器因具有線寬窄、頻率穩(wěn)定、增益方向敏感等優(yōu)點而被廣泛研究，并在越來越多的領(lǐng)域得到應(yīng)用.在經(jīng)歷了發(fā)展階段的起伏之后，受激布里淵光纖陀螺當(dāng)前研究的重點集中在尋找突破受激布里淵激光振蕩的非穩(wěn)定性的方法和技術(shù)手段，并進(jìn)一步形成陀螺的設(shè)計方案，包括新型抽運源及其耦合方式、信號解調(diào)和檢測方式、偏振態(tài)控制技術(shù)和光纖繞制技術(shù)等方面的研究.這些方面都有望真正實現(xiàn)受激布里淵光纖陀螺的最終突破.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2010， 18（1）： 115-119入選年份：2012

陀螺零偏二次模型參數(shù)的系統(tǒng)級辨識算法

李鵬飛，胡小毛，周喆，等

摘要：以單軸旋轉(zhuǎn)光學(xué)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)為原型，假設(shè)水平陀螺常值漂移的影響得以完全調(diào)制，方位陀螺漂移為隨時間變化的二次模型，在水平阻尼工作模式下推導(dǎo)了系統(tǒng)位置誤差與方位陀螺漂移之間嚴(yán)格的數(shù)學(xué)關(guān)系.分別設(shè)置了方位陀螺漂移僅有常值項、一次項、二次項和全系數(shù)誤差的誤差模型，利用遞推最小二乘算法成功辨識出設(shè)定的二次模型中各個參數(shù)值.仿真結(jié)果表明，常值項首先被辨識出來，估計時間約為14 h，估計誤差為6.54e-6（°）/h；一次項系數(shù)估計時間約為30 h，估計誤差為2.73e-8（°）/h二次項系數(shù)估計時間約為42 h，估計誤差為1.51e-9（°）/h；全系數(shù)估計需要45 h，估計誤差為7.28e-6（°）/h.辨識結(jié)果驗證了該算法的正確性.實際系統(tǒng)中，可適當(dāng)增加總的辨識估計時間，以達(dá)到更高精度的辨識結(jié)果.

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)調(diào)制；水平阻尼；陀螺漂移誤差模型；模型辨識；遞推最小二乘

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2012， 20（4）： 478入選年份：2012

光纖陀螺光纖敏感線圈三維溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型

王巍

摘要：目的：目前針對光纖敏感線圈的溫度分布模型的研究一般集中于修正和推廣 Mohr溫度模型，并建立傳統(tǒng)的二維光纖敏感線圈溫度響應(yīng)模型，而開展光纖敏感線圈三維溫度模型的研究大都采用有限元分析的方法，模型數(shù)據(jù)量大，計算比較復(fù)雜，實用性差.本文從傳熱學(xué)分析的角度建立了光纖敏感線圈的三維溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型，從而獲取任意時刻陀螺內(nèi)部光纖敏感線圈各點處的溫度分布，從而可以定量獲取光纖敏感線圈的溫度性能變化.

方法：利用傳熱學(xué)方法建立三維光纖敏感線圈的溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型，獲取光纖線圈中每一匝光纖離散點處隨時間變化的溫度分布，從而計算得到光纖敏感線圈瞬態(tài)溫度響應(yīng)的熱致誤差速率.繞至在骨架上的光纖敏感線圈各點溫度隨時間和位置的變換函數(shù)為，求解過程中將光纖敏感線圈的包層和纖芯的熱傳導(dǎo)系數(shù)歸一化，通過熱分析針對光纖敏感線圈建立帶有邊界條件和初始條件熱傳導(dǎo)方程.將沿徑向和軸向的所有光纖束看作一個整體，列出其熱傳導(dǎo)微分方程.光纖敏感線圈與骨架接觸面接受一個固定的溫度載荷，光纖敏感線圈的最外一束與周圍環(huán)境進(jìn)行熱交換（該部分包括對流換熱和與周圍外殼間的輻射換熱，計算過程中將輻射換熱線性化等效為對流換熱的形式），將其作為第三類邊界條件.由于骨架具有均勻的溫度，此時待求解的光纖敏感線圈是一個中心軸對稱的物體，因此光纖敏感線圈的任一點溫度可看作與角度無關(guān)的.光纖敏感線圈具有統(tǒng)一的初始溫度，從而列出傳導(dǎo)微分方程.

結(jié)果：根據(jù)建立的三維光纖敏感線圈的溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型對某空間型號用的光纖陀螺光纖敏感線圈進(jìn)行仿真計算.由于在空間應(yīng)用領(lǐng)域，可以讓陀螺有足夠長的穩(wěn)定時間，在該過程中其內(nèi)部溫度場逐漸達(dá)到穩(wěn)態(tài)，此時環(huán)境溫度的擾動將是引起零偏變化的主要因素.對該光纖陀螺在不同的外界環(huán)境溫度擾動下進(jìn)行試驗，溫度變化曲線選用熱循環(huán)試驗條件中高溫保持階段進(jìn)行上述溫度響應(yīng)模型的驗證.利用光纖敏感線圈溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型可計算得到各時刻光纖敏感線圈的溫度場分布，并將各點溫度值代入即可得到熱致誤差速率.根據(jù)溫度模型計算的熱致誤差速率與陀螺的穩(wěn)測數(shù)據(jù)間的極差在0.48°/h左右，說明了利用溫度響應(yīng)模型計算熱致誤差速率的有效性.

結(jié)論：從傳熱學(xué)分析的角度，建立了光纖敏感線圈的三維溫度瞬態(tài)響應(yīng)模型，從而獲取任意時刻陀螺內(nèi)部光纖敏感線圈各點處的溫度分布，并利用該模型對某四極對稱繞制的光纖敏感線圈進(jìn)行定量分析，得到了光纖敏感線圈溫度激勵造成的陀螺熱致速率誤差.對溫箱中光纖陀螺的高溫保持階段的試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算，計算結(jié)果驗證了三維光纖敏感線圈溫度瞬態(tài)模型的有效性，并為下一步進(jìn)行光纖敏感線圈熱結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計提供依據(jù)，從而抑制光纖敏感線圈的Shupe誤差，提高光纖陀螺的溫度性能.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2012， 20（5）： 605入選年份：2012

我國首次空間交會對接遠(yuǎn)距離導(dǎo)引方案設(shè)計與飛行驗證

王忠貴

摘要：針對交會對接任務(wù)遠(yuǎn)距離導(dǎo)引，分析了遠(yuǎn)距離導(dǎo)引的主要任務(wù)及導(dǎo)引控制策略、測控通信支持等方面的需求，進(jìn)行了遠(yuǎn)距離導(dǎo)引方案設(shè)計，并給出了在我國首次空間交會對接任務(wù)中的驗證情況.

關(guān)鍵詞：交會對接；遠(yuǎn)距離導(dǎo)引；測控通信；飛行控制；飛行驗證

來源出版物：中國科學(xué)（技術(shù)科學(xué)）， 2012， 42（7）： 764-770入選年份：2012

換熱器設(shè)計中的（火積）耗散均勻性原則

郭江峰，許明田，程林

摘要：本文建立了（火積）耗散均勻分布原則（EoED）：在給定熱負(fù)荷和換熱面積條件下，當(dāng)局部（火積）耗散率在換熱器中均勻分布時，總的（火積）耗散率取得最小值.并且證明了當(dāng)傳熱系數(shù)不固定時，（火積）耗散均勻分布所得出的總（火積）耗散率小于溫差均勻分布所得出的總（火積）耗散率，而有效度大于溫差均勻分布的結(jié)果.如果假設(shè)換熱系數(shù)固定，則（火積）耗散均勻分布等價于冷熱流體的溫差均勻分布.發(fā)現(xiàn)用熵產(chǎn)均勻分布原則和（火積）耗散均勻分布原則對換熱器進(jìn)行優(yōu)化得出的熵產(chǎn)和（火積）耗散不相同.本文從理論上分析了熵產(chǎn)最小法與（火積）耗散最小法的適用范圍：前者用于換熱器的優(yōu)化是基于使做功能力損失最小，而后者沒有涉及到做功過程.并舉例驗證了熵產(chǎn)最小法與（火積）耗散最小法的區(qū)別，計算結(jié)果表明熵產(chǎn)數(shù)不適用于不同換熱器間性能的比較，因為它直接依賴于流體的出入口溫度；而（火積）耗散數(shù)不直接依賴于流體的出入口溫度，因此，更適合作為不同換熱器之間性能比較的標(biāo)準(zhǔn).

關(guān)鍵詞：熵產(chǎn)；熵產(chǎn)數(shù)；熵耗散；（火積）耗散數(shù)

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2010， 40（6）： 671-676入選年份：2013

旋轉(zhuǎn)式光學(xué)陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計

翁海娜，陸全聰，黃昆，等

摘要：在光學(xué)陀螺捷聯(lián)式慣性系統(tǒng)中，利用系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)補償技術(shù)可對陀螺組件和加速度計組件的輸出誤差進(jìn)行調(diào)制，從而抑制系統(tǒng)的誤差發(fā)散，提高導(dǎo)舷精度.通過分析慣性測量組件的誤差模型和旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)系統(tǒng)誤差傳播方程，解釋了旋轉(zhuǎn)誤差補償?shù)臋C理.針對慣性測量組件輸出誤差的特性，設(shè)計單軸正反轉(zhuǎn)停和雙軸轉(zhuǎn)位的系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)方案.在搖擺狀態(tài)下分別對無旋轉(zhuǎn)、單軸和雙軸三種方案進(jìn)行長時間導(dǎo)航仿真，對旋轉(zhuǎn)補償誤差的能力進(jìn)行了比較.結(jié)果表明：旋轉(zhuǎn)能夠抑制長期的定位誤差發(fā)散，在角運動狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)能比無旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)保持更好的姿態(tài)精度.

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)；光學(xué)陀螺；誤差補償；捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；慣性測量組件

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2009， 17（1）： 8-14入選年份：2013

組合導(dǎo)航系統(tǒng)非線性濾波算法綜述

趙琳

摘要：目的：數(shù)據(jù)融合技術(shù)，特別是各種濾波算法的出現(xiàn)，為組合導(dǎo)航系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了理論基礎(chǔ)和數(shù)學(xué)工具.本文通過分析現(xiàn)階段組合導(dǎo)航系統(tǒng)中非線性濾波算法的研究現(xiàn)狀，對組合導(dǎo)航系統(tǒng)非線性濾波算法進(jìn)行展望，預(yù)測了其進(jìn)一步的可能研究方向.方法：組合導(dǎo)航系統(tǒng)本質(zhì)上是非線性的.從系統(tǒng)內(nèi)部來講，構(gòu)成組合導(dǎo)航系統(tǒng)的傳感器總是存在不同程度的非線性，因為環(huán)境變化及傳感器自身故障可能導(dǎo)致描述傳感器數(shù)學(xué)模型的結(jié)構(gòu)和參數(shù)發(fā)生變化，原來被忽略的傳感器非線性特征被激發(fā)出來，此時就必須采用非線性化的數(shù)學(xué)模型來近似描述傳感器的特性；從外部環(huán)境來講，外部環(huán)境因素對組合導(dǎo)航系統(tǒng)的影響可以等效地用許多擾動來表示，這些擾動通常是不可預(yù)測的，它們可能是線性的，也可能是非線性的.長期以來，擴展卡爾曼濾波器（Extended Kalman Filter，EKF）因其實現(xiàn)簡單、收斂速度快等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于組合導(dǎo)航系統(tǒng)中的非線性狀態(tài)估計.但EKF存在一階線性化近似精度偏低、需要計算雅克比矩陣及要求非線性函數(shù)連續(xù)可微等自身無法克服的理論局限性，尤其在組合導(dǎo)航系統(tǒng)具有強非線性和高維數(shù)時，EKF濾波精度不佳，數(shù)值穩(wěn)定性較差.為了克服EKF的缺點，學(xué)者已經(jīng)提出了許多具有里程碑式意義的經(jīng)典非線性濾波算法，包括基于UT變換的Unscented卡爾曼濾波器（Unscented Kalman Filter，UKF），及基于隨機采樣的粒子濾波（Particle Filter，PF）.

結(jié)果：UT變換是基于一組在個數(shù)、空間位置分布方式及權(quán)值方面確定的加權(quán)采樣點來逼近非線性狀態(tài)的后驗分布，且采樣點都是依據(jù)確定的數(shù)學(xué)解析式來獲得的，因此UKF是一種確定采樣型濾波器.不管組合導(dǎo)航系統(tǒng)非線性程度如何，UT變換至少以二階泰勒精度逼近非線性狀態(tài)的后驗均值和協(xié)方差，由此推斷，UKF的精度高于EKF，特別適用于具有強非線性特征的組合導(dǎo)航系統(tǒng)狀態(tài)估計問題；同時，UKF無需計算非線性函數(shù)的雅可比矩陣，比EKF更容易實現(xiàn)，且不要求非線性函數(shù)必須連續(xù)可微，有效克服了EKF的理論局限性.與PF相比，UKF基于確定解析采樣方式來對組合導(dǎo)航系統(tǒng)非線性狀態(tài)的先驗分布進(jìn)行抽樣，PF則基于隨機采樣來對先驗分布進(jìn)行抽樣，因此在面向具有高維數(shù)的組合導(dǎo)航系統(tǒng)時，它們的計算量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于PF，且不會出現(xiàn) PF因隨機采樣而產(chǎn)生的粒子退化和貧化.

結(jié)論：雖然關(guān)于UKF的穩(wěn)定性分析已有相關(guān)文獻(xiàn)報道，但該充分性條件過于保守，方法比較復(fù)雜且限制因素過多，不具有通用性，缺乏可操作性，幾乎不可能在工程上得到應(yīng)用，因此面向組合導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用需求，有必要進(jìn)一步開展關(guān)于UKF收斂性分析的研究，給出簡單實用的收斂性條件，從而可以更有效地對濾波性能進(jìn)行評價.另外，UKF的采樣策略已有很多種，其要么精度低，無法精確得到非線性狀態(tài)后驗分布的高階項信息，對非線性狀態(tài)的濾波效果不佳，要么精度高，但計算過于復(fù)雜而實時性差，造成UKF在組合導(dǎo)航系統(tǒng)中實現(xiàn)困難，因此如何根據(jù)系統(tǒng)的性能要求（計算復(fù)雜度和精度要求）對采樣策略進(jìn)行自適應(yīng)選取，有可能成為組合導(dǎo)航系統(tǒng)UKF濾波器的未來研究方向.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2009， 17（1）： 46-52， 58入選年份：2013

基于轉(zhuǎn)臺誤差分析的高精度慣測組合標(biāo)定編排改進(jìn)

張紅良

摘要：目的：慣性測量組合（IMU）標(biāo)定是比較IMU的輸出和已知參考輸入，確定標(biāo)定參數(shù)的過程.高精度IMU標(biāo)定一般依賴轉(zhuǎn)臺提供轉(zhuǎn)動或姿態(tài)參考輸入，由于機械加工和電氣控制誤差的影響，轉(zhuǎn)臺存在位置控制誤差、軸正交度誤差等多種誤差.轉(zhuǎn)臺誤差會導(dǎo)致IMU參考輸入誤差，進(jìn)而給IMU標(biāo)定帶來誤差，因此高精度IMU標(biāo)定必須考慮轉(zhuǎn)臺誤差的影響.合理的標(biāo)定編排能夠抑制轉(zhuǎn)臺誤差，保證標(biāo)定精度.本文在分析轉(zhuǎn)臺誤差影響規(guī)律的基礎(chǔ)上，提出了一種典型標(biāo)定編排改進(jìn)方案，有效抑制了轉(zhuǎn)臺誤差的傳播，提高了IMU標(biāo)定精度.

方法：本文考慮轉(zhuǎn)臺的角位置控制誤差和軸正交度誤差，建立了轉(zhuǎn)臺誤差模型，分析了轉(zhuǎn)臺軸正交度誤差對轉(zhuǎn)臺內(nèi)、中、外框轉(zhuǎn)軸矢量的影響，推導(dǎo)了存在轉(zhuǎn)臺角位置控制誤差時轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動四元數(shù)矢量的表示.介紹了一種典型標(biāo)定編排方法：包含繞X、Y、Z軸的正反旋轉(zhuǎn)和24位置靜態(tài)測試.利用轉(zhuǎn)臺誤差模型，理論分析了該標(biāo)定編排方法造成的標(biāo)定基準(zhǔn)系誤差.基于標(biāo)定中一些轉(zhuǎn)臺誤差的影響在對稱位置上可以互相抵消的規(guī)律，本文提出了一種增加對稱位置的標(biāo)定編排改進(jìn)方案：通過兩次繞X、Y、Z軸的正反旋轉(zhuǎn)標(biāo)定陀螺刻度因子和安裝誤差項，利用48個靜態(tài)位置標(biāo)定陀螺常值零偏及加速度計刻度因子、安裝誤差項和常值零偏.誤差分析表明該方案有效抑制了轉(zhuǎn)臺誤差的傳播，避免了標(biāo)定基準(zhǔn)系誤差.通過設(shè)計仿真，對比標(biāo)定編排改進(jìn)前后標(biāo)定參數(shù)的精度.采用角秒級三軸標(biāo)定轉(zhuǎn)臺對某型號激光陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（陀螺精度0.005 deg/h（1σ），加速度計精度2e-5g（1σ））進(jìn)行標(biāo)定測試，分別利用本文提到的改進(jìn)前后的兩種編排方案各標(biāo)定一次，對標(biāo)定后的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)分別進(jìn)行1 h的純慣導(dǎo)試驗，通過對比導(dǎo)航精度評價兩種標(biāo)定編排的優(yōu)劣.

結(jié)果：利用轉(zhuǎn)臺誤差模型分析表明，標(biāo)定編排改進(jìn)前，由于轉(zhuǎn)臺誤差的影響，標(biāo)定基準(zhǔn)坐標(biāo)系不正交，且陀螺和加速度計標(biāo)定基準(zhǔn)系不重合；通過標(biāo)定編排改進(jìn)，抑制了轉(zhuǎn)臺誤差的影響，建立了完全正交的標(biāo)定基準(zhǔn)系，實現(xiàn)了陀螺和加速度計基準(zhǔn)系的一致.仿真結(jié)果表明編排改進(jìn)前后陀螺和加速度計的刻度因子和零偏的標(biāo)定精度相當(dāng)，但編排改進(jìn)方案有效提高了IMU陀螺和加速度計安裝誤差角的標(biāo)定精度.真實試驗表明采用改進(jìn)后的編排方案標(biāo)定IMU，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)1 h純慣導(dǎo)的位置導(dǎo)航精度優(yōu)于采用編排改進(jìn)前的標(biāo)定方案.

結(jié)論：轉(zhuǎn)臺誤差會影響高精度慣性測量組合標(biāo)定精度.通過合理設(shè)計標(biāo)定編排可以抑制轉(zhuǎn)臺誤差的影響，提高標(biāo)定精度.通過建立轉(zhuǎn)臺誤差模型，理論分析了轉(zhuǎn)臺角位置控制誤差、軸正交度誤差對一種典型標(biāo)定編排的影響.根據(jù)轉(zhuǎn)臺誤差影響規(guī)律，提出了一種標(biāo)定編排的改進(jìn)方案，誤差分析表明編排改進(jìn)能夠抑制轉(zhuǎn)臺誤差的傳遞，提高標(biāo)定精度.仿真和試驗結(jié)果表明，改進(jìn)的標(biāo)定編排方案提高了陀螺和加速度計的安裝誤差角標(biāo)定精度，提高了激光陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的導(dǎo)航性能.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2010， 18（1）： 129-134入選年份：2013

緊耦合GPS/INS組合特性及其關(guān)鍵技術(shù)

周坤芳

摘要：目的：隨著GPS/INS組合導(dǎo)航系統(tǒng)在軍民各領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，分析常規(guī)緊耦合和深緊耦合GPS/INS組合模式、結(jié)構(gòu)及工作原理，基于深緊耦合GPS/INS組合模式的優(yōu)越特性，研究深緊耦合GPS/INS組合從仿真到工程化中的幾個關(guān)鍵技術(shù)問題，目的是為相關(guān)人員在組合導(dǎo)航系統(tǒng)研制時參考.

方法：鑒借國外緊耦合GPS/INS組合模式的實驗研究，運用定性分析和定量仿真相結(jié)合的方法，分析常規(guī)緊耦合和深緊耦合GPS和INS組合模式的構(gòu)成及特性.根據(jù)深緊耦合GPS/INS組合結(jié)構(gòu)、信息融合方式及組合機理，研究實現(xiàn)深緊耦合GPS/INS組合從仿真設(shè)計到工程化過程中幾個關(guān)鍵技術(shù).

結(jié)果：從國外多種比較典型的緊耦合型GPS/INS組合方案中，梳理出兩種基本模式：常規(guī)緊耦合型和深緊耦合型組合模式.通過對兩種典型的組合模式結(jié)構(gòu)分析，從抗干擾能力、偽距測量精度及導(dǎo)航定位能力三方面進(jìn)行定量仿真分析.（1）無論是窄帶干擾，還是寬帶干擾，深緊耦合GPS/INS組合模式比常規(guī)緊耦合GPS/INS組合模式，接收機抗干擾能力提高4～5 dB左右.（2）采用深緊耦合組合模式，Kalman濾波器的量測輸入取自于偽距殘差，消除了誤差根源，同時Kalman濾波器被包在跟蹤環(huán)路之中，帶寬允許更窄.在相同的C/N0條件下，BDLL由2 Hz降低到0.03 Hz，偽距測量精度提高近9倍.（3）采用深緊耦合INS/GPS組合模式，實現(xiàn)低信噪比條件或高動態(tài)情況下GPS信息輔助INS，消除了慣性器件引起的INS積累誤差，提高了系統(tǒng)導(dǎo)航定位精度；當(dāng)GPS接收機出現(xiàn)故障時，INS又可以獨立進(jìn)行導(dǎo)航定位，實現(xiàn)了系統(tǒng)的連續(xù)導(dǎo)航定位，深緊耦合INS/GPS組合模式大大提高了系統(tǒng)導(dǎo)航定位能力.深緊耦合組合模式涉及到GPS接收機內(nèi)部編排，實施難度較大.要想實現(xiàn)從仿真到工程化，急需要考慮幾個技術(shù)問題.（1）組合方案研究：不同的組合模式與方案，實現(xiàn)難易程度和組合效果不一樣.從技術(shù)的可實現(xiàn)出發(fā)，從常規(guī)緊耦合組合模式研究入手，對于深緊耦合模式可以先行進(jìn)行算法、信息融合、仿真等技術(shù)方面的研究.（2）接收機技術(shù)：實現(xiàn)深緊耦合組合模式，有必要與相關(guān)廠商進(jìn)行聯(lián)系，聯(lián)合攻關(guān)突破對GPS接收機內(nèi)部結(jié)構(gòu)技術(shù)研究的瓶頸.（3）數(shù)據(jù)處理技術(shù)：針對集中式的Kalman濾波器進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化處理時，在實現(xiàn)系統(tǒng)最優(yōu)組合時會遇到所謂的“維數(shù)災(zāi)難”，也不利于故障的診斷和隔離，解決方法是分散化數(shù)據(jù)濾波處理，采用分布式濾波和聯(lián)合濾波.在研究組合數(shù)據(jù)處理時，注重研究分散化濾波算法，通過對信息融合不同算法的仿真，尋求系統(tǒng)最佳的信息融合.（4）故障診斷技術(shù)：系統(tǒng)Kalman濾波器處理的是來自GPS和INS的原始測量數(shù)據(jù)，它必須判定這些測量值是否因動態(tài)或者干擾而變差.如果測量變差，濾波器必須有足夠的適變能力去調(diào)整變差的程度.在分系統(tǒng)失效的情況下，濾波器必須能切換到不同的導(dǎo)航模式.要深入研究故障診斷技術(shù)，確保能對系統(tǒng)的各種狀態(tài)做出檢測.

結(jié)論：從常規(guī)緊耦合GPS/INS組合模式研究著手，通過對深緊耦合GPS/INS模式信息融合、數(shù)據(jù)處理、故障診斷、算法、仿真等技術(shù)方面的研究，聯(lián)合相關(guān)廠商攻關(guān)，突破對GPS接收機內(nèi)部結(jié)構(gòu)技術(shù)研究，最終實現(xiàn)深緊耦合GPS/INS組合系統(tǒng)的工程化.

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2009， 17（1）： 42-45入選年份：2013

基于雙矢量定姿的搖擺基座粗對準(zhǔn)算法分析與實驗

趙長山，秦永元，白亮

摘要：通過分析將捷聯(lián)慣導(dǎo)解析粗對準(zhǔn)歸納為雙矢量定姿問題.根據(jù)定姿算法中參考矢量構(gòu)造方式的區(qū)別將解析粗對準(zhǔn)算法分為傳統(tǒng)算法和搖擺基座算法.研究了傳統(tǒng)算法參考矢量構(gòu)建過程，指出其不適用于搖擺基座環(huán)境.在雙矢量定姿框架下推導(dǎo)了基于慣性空間重力積分矢量的搖擺基座算法.并通過搖擺臺試驗驗證了該算法的有效性.

關(guān)鍵詞：雙矢量定姿；搖擺基座；粗對準(zhǔn)；捷聯(lián)慣導(dǎo)；重力積分

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2009， 17（4）： 436-440入選年份：2013

捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)羅經(jīng)法自對準(zhǔn)

李瑤，徐曉蘇，吳炳祥

摘要：研究了搖擺狀態(tài)下捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)羅經(jīng)法自對準(zhǔn)技術(shù)，設(shè)計了水平、方位精對準(zhǔn)參數(shù)以及基于Matlab/Simulink的參數(shù)分析系統(tǒng)，最后進(jìn)行了基于VC++6.0的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)羅經(jīng)法自對準(zhǔn)的軟件設(shè)計、仿真分析與精度評估.仿真結(jié)果表明，羅經(jīng)法自對準(zhǔn)在不同海情、不同初始姿態(tài)誤差角、全方位、帶量化誤差的條件下均具有較高的對準(zhǔn)精度、較好的快速性和動態(tài)品質(zhì)，能夠滿足捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在搖擺基座下實現(xiàn)自對準(zhǔn)的要求，同時為下一步的工程應(yīng)用提供了依據(jù).

關(guān)鍵詞：捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；羅經(jīng)效應(yīng)；自對準(zhǔn)；參數(shù)分析系統(tǒng)；精度評估

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2008， 16（4）： 386-389入選年份：2013

簡化UKF濾波在SINS大失準(zhǔn)角初始對準(zhǔn)中的應(yīng)用

嚴(yán)恭敏，嚴(yán)衛(wèi)生，徐德民

摘要：基于歐拉平臺誤差角的概念提出了大失準(zhǔn)角誤差條件下的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)（SINS）非線性初始對準(zhǔn)誤差模型，該模型無法再用經(jīng)典的加性噪聲模型描述，為了降低濾波計算量，在系統(tǒng)模型噪聲和量測噪聲均為復(fù)雜加性噪聲并且量測方程是線性方程時，推導(dǎo)了簡化的UKF（Unscented Kalman Filter）濾波方法，簡化UKF濾波公式顯示：除通過非線性狀態(tài)方程使用UT（UnscentedTransformation）變換進(jìn)行狀態(tài)及其方差預(yù)測外，其它濾波步驟與標(biāo)準(zhǔn)KALMAN濾波完全相同.最后，對靜基座下SINS初始對準(zhǔn)進(jìn)行了仿真試驗，結(jié)果表明大失準(zhǔn)角條件下的SINS誤差模型和簡化UKF濾波估計方法是有效的.

關(guān)鍵詞：UKF濾波；捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)；初始對準(zhǔn)；大失準(zhǔn)角；仿真

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2008， 16（3）： 253-264入選年份：2013

單軸旋轉(zhuǎn)對慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差特性的影響

于旭東，王宇，張鵬飛，等

摘要：分析了單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)自動補償?shù)幕驹?，對陀螺和加速度計常值漂移、安裝誤差、標(biāo)度因數(shù)誤差等因素在單軸旋轉(zhuǎn)下的調(diào)制情況進(jìn)行了研究.通過仿真分析了轉(zhuǎn)動速度對各種誤差的影響規(guī)律，指出了實際系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)速度和方式的選擇要綜合考慮陀螺的常值漂移和標(biāo)度因數(shù)誤差的影響.利用激光捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在實驗室中進(jìn)行了單軸旋轉(zhuǎn)IMU實驗，其定位精度優(yōu)于1 nm/24 h.研究結(jié)果可以為單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)化和工程設(shè)計提供理論參考.

關(guān)鍵詞：慣導(dǎo)系統(tǒng)；單軸旋轉(zhuǎn)；激光陀螺；誤差分析

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2008， 16（6）： 643-648入選年份：2013

系統(tǒng)級雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制捷聯(lián)慣導(dǎo)誤差分析及標(biāo)校

陸志東，王曉斌

摘要：旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)可以調(diào)制慣性器件常值誤差，有效提高慣導(dǎo)系統(tǒng)的長航時導(dǎo)航精度.出于一種旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的研制需求，從旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)的基本原理出發(fā)，提出了一種系統(tǒng)級雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制式捷聯(lián)慣導(dǎo)工程實現(xiàn)方案，并對其系統(tǒng)誤差特性進(jìn)行了深入的分析及仿真，找出了影響系統(tǒng)長航時導(dǎo)航精度的誤差源.基于此，為了能僅利用系統(tǒng)自身旋轉(zhuǎn)機構(gòu)就可對主要誤差源進(jìn)行估計補償，提出了一種系統(tǒng)級自標(biāo)校方案.通過計算機仿真表明：此方案可以對影響系統(tǒng)長航時精度的主要誤差項進(jìn)行精確估計，是一種有效可行的系統(tǒng)級標(biāo)校方案.

關(guān)鍵詞：捷聯(lián)慣導(dǎo)；雙軸旋轉(zhuǎn)調(diào)制；誤差分析；系統(tǒng)級自標(biāo)校

來源出版物：中國慣性技術(shù)學(xué)報， 2010， 18（2）： 135-141入選年份：2013

基于（火積）耗散極值原理的蒸汽發(fā)生器構(gòu)形優(yōu)化

肖慶華，陳林根，孫豐瑞

摘要：應(yīng)用（火積）炮耗散極值原理和構(gòu)形理論，采用解析方法對蒸汽發(fā)生器進(jìn)行構(gòu)形優(yōu)化設(shè)計.結(jié)果表明：最優(yōu)管道間距、煙氣質(zhì)量流率和最大（火積）娠耗散率都取決于無量綱管徑、煙氣的無量綱壓降數(shù)和煙氣流道的無量綱長度，而最優(yōu)管道數(shù)量以及上升管和下降管的數(shù)量除了取決于這3個無量綱數(shù)，還取決于無量綱管道高度.當(dāng)驅(qū)使煙氣流動的壓差增大且管徑和煙氣流道長度都減小時，最大（火積）炸耗散率增大，高溫?zé)煔獾臒崃總鬟f過程的平均熱流變大，系統(tǒng)性能得到了提高.相比基于傳熱率最大的最優(yōu)構(gòu)形，基于（火積）煅耗散率最大的最優(yōu)構(gòu)形更能提高蒸汽發(fā)生器的整體傳熱性能.

關(guān)鍵詞：（火積）炸耗散極值原理；構(gòu)形理論；蒸汽發(fā)生器；（火積）煒耗散率；廣義熱力學(xué)優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（技術(shù)科學(xué)）， 2011， 41（8）： 1090-1096入選年份：2013

溫度場與溫度梯度場的均勻化

程雪濤，徐向華，梁新剛

摘要：基于模擬退火算法和仿生優(yōu)化方法，分別以均勻化溫度場和均勻化溫度梯度場為目標(biāo)，對二維導(dǎo)熱問題進(jìn)行了數(shù)值研究，優(yōu)化了高導(dǎo)熱材料的分布.研究結(jié)果表明：這2個優(yōu)化目標(biāo)之間存在一定的一致性，而仿生優(yōu)化方法可以有效的節(jié)約計算時間；此外，對2個優(yōu)化目標(biāo)而言，高導(dǎo)熱材料的填充量和導(dǎo)熱系數(shù)比都存在閾值，高導(dǎo)熱材料的填充量和導(dǎo)熱系數(shù)比超過閾值后，其增加對均勻化溫度場與均勻化溫度梯度場的作用不再明顯.

關(guān)鍵詞：溫度場均勻化；溫度梯度場均勻化；仿生優(yōu)化方法；模擬退火算法

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2009， 39（10）： 1730-1735入選年份：2013

液-固相變過程煅耗散最小化

夏少軍，陳林根，孫豐瑞

摘要：對一類簡單一維平板液-固相變過程進(jìn)行了研究，在過程總時間一定的條件下，以過程的煅耗散最小為優(yōu)化目標(biāo)，應(yīng)用最優(yōu)控制理論導(dǎo)出了外界熱源溫度隨時間變化的最優(yōu)規(guī)律，得出了對應(yīng)于相變過程煅耗散最小最優(yōu)換熱策略下的煅耗散為恒溫?fù)Q熱策略下的煅耗散的8/9，且與系統(tǒng)其它參數(shù)無關(guān)的結(jié)論.給出了數(shù)值算例，并與傳統(tǒng)的恒溫?fù)Q熱策略和熵產(chǎn)生最小最優(yōu)換熱策略進(jìn)行了比較.本文研究結(jié)果對實際液-固相變過程最優(yōu)換熱策略的選取具有一定的理論指導(dǎo)作用.

關(guān)鍵詞：液-固相變過程；煅耗散最小化；最優(yōu)控制；有限時間熱力學(xué)；廣義熱力學(xué)優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2010， 40（12）： 1521-1529入選年份：2013

以（火積）耗散最小為目標(biāo)的電磁體多學(xué)科構(gòu)形優(yōu)化

魏曙寰，陳林根，孫豐瑞

摘要：利用（火積）耗散概念，推導(dǎo)出線圈（電磁體）在加入高導(dǎo)熱材料情況下平均傳熱溫差表達(dá)式，為應(yīng)用（火積）耗散極值原理優(yōu)化奠定了理論基礎(chǔ).在此基礎(chǔ)上，針對電磁體穩(wěn)態(tài)工作（磁場強度為定值，電磁體內(nèi)各點均勻產(chǎn)熱，發(fā)熱量為定值）的情況，分別在無體積約束、給定體積約束兩種不同條件下，以（火積）耗散最?。ㄒ布雌骄鶄鳠釡夭钭钚。槟繕?biāo)對電磁體進(jìn)行了構(gòu)形優(yōu)化.另外，分析了高導(dǎo)熱材料對磁場的影響，并研究了平均傳熱溫差最小值隨體積、磁場強度的變化規(guī)律.

關(guān)鍵詞：構(gòu)形理論；（火積）耗散；電磁體；多學(xué)科性能優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2009， 39（9）： 1606-1613入選年份：2013

函數(shù)S-粗集與隱藏規(guī)律安全-認(rèn)證

史開泉，趙建立

摘要：函數(shù)S-粗集是用具有動態(tài)特性的R-函數(shù)等價類定義的，函數(shù)S-粗集具有動態(tài)特性、規(guī)律特性與規(guī)律隱藏特性.函數(shù)S-粗集能夠生成，F(xiàn)-隱藏規(guī)律、F-隱藏規(guī)律.把信息安全理論與函數(shù)S-粗集嫁接、交叉、滲透；給出F-隱藏規(guī)律、F-隱藏規(guī)律的安全隱藏與認(rèn)證.函數(shù)S-粗集與信息安全理論融合、共享，是信息系統(tǒng)中信息規(guī)律應(yīng)用研究的一個新的研究方向.

關(guān)鍵詞：函數(shù)S-粗集；規(guī)律隱藏；橢圓曲線；隱藏規(guī)律安全；認(rèn)證

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2008， 38（8）： 1234-1243入選年份：2013

以煅耗散最小為目標(biāo)的空腔幾何構(gòu)形優(yōu)化

謝志輝，陳林根，孫豐瑞

摘要：（火積）耗散極值原理給出了新的傳熱優(yōu)化的理論依據(jù)和評判標(biāo)準(zhǔn).針對導(dǎo)熱固體中包含開口空腔的2種情形（內(nèi)部產(chǎn)熱和外受熱），引入了基于煨耗散定義的無量綱當(dāng)量熱阻，并以之最小化為目標(biāo)，對模型進(jìn)行了構(gòu)形優(yōu)化.數(shù)值結(jié)果驗證了本文方法的必要性和可行性.與以無量綱最大熱阻最小化為目標(biāo)的優(yōu)化結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，不論哪種模型，當(dāng)空腔占固體的體積百分比Φ較小時，2種優(yōu)化部結(jié)果無明顯差別，但隨著Φ和固體長寬比HIL，值的增大，2種優(yōu)化結(jié)果區(qū)別越大.固體外受熱時的最優(yōu)空腔，始終比內(nèi)部產(chǎn)熱時的最優(yōu)空腔更細(xì)長.系統(tǒng)的傳熱性能受熱量來源的影響較大，外部加熱時的煨耗散比內(nèi)部產(chǎn)熱時的（火積）耗散增加了2-3倍，系統(tǒng)傳熱性能降低.本文方法對相關(guān)熱設(shè)計問題具有一定指導(dǎo)意義.

關(guān)鍵詞：構(gòu)形理論；煨耗散極值原理；傳熱；空腔；廣義熱力學(xué)優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2009， 39（12）： 1949-1957入選年份：2013

（火積）耗散極值原理在輻射換熱優(yōu)化中的應(yīng)用

吳晶，梁新剛

摘要：類比于導(dǎo)熱和對流換熱過程中（火積）的定義，在輻射換熱中引入（火積）流和（火積）耗散的概念，由于輻射換熱是不可逆過程，故（火積）在該過程中將部分被耗散.提出了輻射換熱優(yōu)化的（火積）耗散極值原理：對于具有一定約束條件的輻射換熱過程，在給定溫度邊界條件的情況下，（火積）耗散最大時輻射換熱過程最優(yōu)（熱流最大）；在給定熱流邊界條件的情況下，（火積）耗散最小時輻射換熱過程最優(yōu)（溫差最小）.最后針對具體算例說明了該原理在輻射換熱中的應(yīng)用.

關(guān)鍵詞：（火積）耗散極值原理；輻射換熱；優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2009， 39（2）： 272-277入選年份：2013

基于矩形單元體的以（火積）耗散最小為目標(biāo)的體點導(dǎo)熱構(gòu)形優(yōu)化

魏曙寰，陳林根，孫豐瑞

摘要：以基于（火積）定義的反映平均傳熱效果的當(dāng)量熱阻最小為優(yōu)化目標(biāo)，對均勻內(nèi)熱源單點冷卻的體點構(gòu)形問題進(jìn)行再分析和優(yōu)化，得到結(jié)構(gòu)體內(nèi)平均散熱效果最好的結(jié)構(gòu)外形.對于單元體與第一級構(gòu)造體，當(dāng)高傳導(dǎo)材料中熱流密度符合線性分布時，基于（火積）耗散最小的優(yōu)化構(gòu)形與基于最大溫差最小的優(yōu)化構(gòu)形一致，平均傳熱溫差為最大傳熱溫差的2/3；對于第二級及以上的構(gòu)造體，由于高傳導(dǎo)材料中熱流密度不可能符合線性分布，基于（火積）耗散最小的優(yōu)化構(gòu)形與基于最大溫差最小的優(yōu)化構(gòu)形是不同的.在給定相同參數(shù)條件下，分析比較了基于（火積）耗散最小的構(gòu)形和基于最大溫差最小的構(gòu)形，發(fā)現(xiàn)基于（火積）耗散最小的構(gòu)形相對基于最大溫差最小的構(gòu)形可以更好降低平均傳熱溫差，但是隨構(gòu)造體級數(shù)增加，平均傳熱溫差并不總是減少，而是具有波動變化.由于（火積）更能反映對傳熱能力的要求，因此可基于此對各種導(dǎo)熱構(gòu)形問題進(jìn)行再優(yōu)化.

關(guān)鍵詞：構(gòu)形理論；（火積）耗散；“體-點”導(dǎo)熱；廣義熱力學(xué)優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2009， 39（2）： 278-285入選年份：2013

基于三角形單元體的氣-固反應(yīng)器構(gòu)形優(yōu)化

周圣兵，陳林根，孫豐瑞

摘要：將構(gòu)形理論引入多孔介質(zhì)氣-固反應(yīng)問題中進(jìn)行研究，首先以三角形單元體為研究對象，以傳熱傳質(zhì)過程中的熵產(chǎn)生最小為優(yōu)化目標(biāo)，對給定微小區(qū)域進(jìn)行外形優(yōu)化；在此基礎(chǔ)上，將得到的最優(yōu)結(jié)構(gòu)的三角形單元體組裝成新的矩形構(gòu)形體，進(jìn)行同樣的構(gòu)形優(yōu)化；持續(xù)類似工作直至覆蓋整個控制體，得到了完整的解析解；由數(shù)值計算分析了相關(guān)參數(shù)對熵產(chǎn)生的影響；與相關(guān)文獻(xiàn)中以矩形單元體為基礎(chǔ)進(jìn)行構(gòu)形優(yōu)化得到的結(jié)果進(jìn)行了比較分析.

關(guān)鍵詞：構(gòu)形理論；多孔介質(zhì)；氣-固反應(yīng)；傳熱傳質(zhì)；熵產(chǎn)生最小化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2008， 38（5）： 764-772入選年份：2013

基于（火積）耗散率最小的離散和連續(xù)變截面導(dǎo)熱通道構(gòu)形優(yōu)化

魏曙寰，陳林根，孫豐瑞

摘要：應(yīng)用基于離散變截面導(dǎo)熱通道的煅耗散率最小構(gòu)形方法，對變截面導(dǎo)熱通道單元體進(jìn)行了構(gòu)形優(yōu)化，并與基于定截面導(dǎo)熱通道單元體所得優(yōu)化結(jié)果相比較.結(jié)果顯示：基于變截面導(dǎo)熱通道單元體所得平均溫差最小值隨構(gòu)形級數(shù)的增加而增加并趨近于定值，而基于定截面導(dǎo)熱通道單元體所得平均溫差最小值隨構(gòu)形級數(shù)的增加而減小并趨近于定值.兩者的差異是由于第一級構(gòu)形體的無量綱平均溫差不同造成的.提出了普適的提高結(jié)構(gòu)體傳熱能力的自相似構(gòu)形優(yōu)化方法及準(zhǔn)則：將無量綱平均溫差為 α，長寬比（H/L）為β的矩形單元4個組合，熱流節(jié)點間導(dǎo)熱通道截面面積比為2：1，連續(xù)組合兩次，得到（H/L）為β的下級構(gòu)形體.若α＜（4+4β+β～2）/9β，平均溫差隨著構(gòu)形級數(shù)的增加而增加并逐步趨于定值；若 α=（4+4β+β～2）/9β，各級構(gòu)形體平均溫差相同；若α＞（4+4β+β～2）/9β，平均溫差隨著構(gòu)形級數(shù)的增加而減小并逐步趨于定值.應(yīng)用基于煅耗散率最小的自相似構(gòu)形優(yōu)化方法，多級構(gòu)造后構(gòu)形體的平均溫差趨近于定值.

關(guān)鍵詞：構(gòu)形理論；（火積）；（火積）耗散率；“體-點”導(dǎo)熱；廣義熱力學(xué)優(yōu)化

來源出版物：中國科學(xué)（E輯）， 2010， 40（10）： 1189-1200入選年份：2013