固态振动陀螺与导航技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1陀螺技术概述 1

1.1.1陀螺技术的发展 2

1.1.2固态振动陀螺 14

1.1.3固态振动陀螺与其他陀螺的性能比较 18

1.2加速度计技术概述 21

1.3 惯性技术概述 31

1.3.1惯性技术的发展阶段与重要作用 31

1.3.2惯性技术的发展现状 32

1.3.3惯性技术的发展方向 38

1.3.4固态振动陀螺的惯性技术 41

1.3.5惯性和非惯性参考系 42

第2章 振动陀螺的动力学分析 46

2.1概述 46

2.2哥氏效应与哥氏力 46

2.3固态振动陀螺原理 49

第3章 压电振动陀螺 53

3.1概述 53

3.2压电振动陀螺结构 53

3.2.1振梁式压电振动陀螺的基本原理 53

3.2.2两端自由梁的自由横振动 57

3.2.3陀螺的驱动模态运动 60

3.2.4 陀螺的敏感模态运动 63

3.3运动模型的有限元分析 64

3.3.1描述方法 64

3.3.2动力学模型 66

3.3.3弹性梁结构分析 69

3.4敏感原理与力学基础 75

3.4.1敏感轴分析 75

3.4.2敏感轴设计 77

3.4.3两端自由梁支撑结构设计 79

3.5压电振动陀螺制作 80

3.5.1压电振动陀螺的工艺设计 80

3.5.2制作和工艺上的改进措施 85

3.6压电振动陀螺误差源 86

3.6.1振动结构误差 86

3.6.2电子电路误差 91

第4章 音叉振动陀螺 94

4.1概述 94

4.2音叉振动陀螺原理 95

4.2.1哥氏效应及音叉振动陀螺工作原理 95

4.2.2音叉弯曲振动方程 99

4.2.3压电梁分析 100

4.3音叉振动陀螺性能 103

4.3.1角加速度的频率响应 103

4.3.2理想陀螺模型 107

4.3.3机械耦合影响下的非理想陀螺模型 108

4.3.4机械耦合对陀螺性能的影响 110

4.4音叉振动陀螺的制作 112

4.4.1检测扭转振动的音叉振动陀螺 113

4.4.2将扭转振动转换成弯曲振动来检测的音叉振动陀螺 116

4.4.3检测弯曲振动的音叉振动陀螺 117

4.4.4微机械音叉陀螺的制作 125

第5章 半球谐振陀螺 136

5.1概述 136

5.2半球谐振陀螺结构 138

5.3半球谐振陀螺振动数学模型 140

5.3.1基于基希霍夫—李雅夫假设的半球谐振子运动方程 140

5.3.2半球谐振陀螺振动的位置激励 144

5.3.3半球谐振陀螺的信息采集系统 150

5.4半球谐振陀螺振动特性 153

5.4.1半球谐振子的物理特性 154

5.4.2谐振子耦合振动的有限元分析 160

5.5半球谐振陀螺制作工艺 167

5.5.1薄壳的制做 167

5.5.2电极的制作 168

5.5.3微型半球壳陀螺 172

5.5.4制作工艺 174

第6章 微机电系统振动陀螺技术 181

6.1概论 181

6.2硅微振动陀螺 192

6.2.1硅微机械陀螺的基本理论 194

6.2.2硅微机械陀螺的运动分析及相关理论 195

6.2.3误差分析 201

6.2.4硅微机械陀螺的加工工艺 209

6.3微石英振动陀螺 213

6.3.1石英晶体相关的物理性质 213

6.3.2微石英振动陀螺实例分析 221

6.4微机械振动陀螺制作与设计 226

6.4.1电容式微机械陀螺的结构设计 227

6.4.2微机械陀螺振动模态研究 229

6.4.3关键工艺的设计 245

第7章 固态振动陀螺的抗冲击保护 252

7.1冲击对固态振动陀螺的影响 252

7.1.1影响因素 252

7.1.2固态振动陀螺的抗冲击保护 253

7.2抗冲击保护理论和设计 256

7.2.1基本原理 256

7.2.2非线性弹簧减振器设计和分析 258

7.2.3非线性弹簧减振器仿真结果 269

7.2.4软涂层减振器设计和分析 273

7.2.5软涂层减振器仿真结果 275

7.3抗冲击保护方法 278

7.3.1冲击测试的建立 279

7.3.2冲击测试器件的设计 282

7.3.3测试器件的制造 286

7.3.4冲击测试结果 290

7.3.5由冲击力引起的断裂机理 291

第8章 固态振动陀螺的接口电路 295

8.1总体方案 295

8.1.1频率控制回路 297

8.1.2振幅控制回路 298

8.1.3正交控制回路 298

8.1.4力平衡控制回路 298

8.2 C/V转换电路 299

8.3信号处理模型与电路 302

8.3.1信号处理模型 302

8.3.2驱动电路 303

8.3.3检测电路 306

8.3.4接口电路 307

8.4驱动和读出电路 311

8.4.1驱动电路设计 311

8.4.2自动增益控制原理 313

8.4.3自动增益控制的性能分析 315

8.4.4驱动控制性能分析 321

8.4.5检测电路总体方案 322

8.4.6解调和滤波电路设计 324

8.5频率控制电路 325

8.5.1频率控制电路总体设计 325

8.5.2信号发生器 326

8.6振幅控制电路 327

8.6.1移相电路 327

8.6.2鉴相器 328

8.6.3频率控制回路分析 330

8.7数字接口回路总体方案 332

8.7.1系统总体方案 332

8.7.2 DSP处理流程 334

8.8系统芯片选型 334

8.8.1 A/D芯片的选型 334

8.8.2 DSP芯片的选型 335

8.8.3 D/A芯片的选型 336

8.9数字硬件电路设计 336

8.9.1系统数字部分概述 336

8.9.2电源、复位及时钟 337

8.9.3 A/D转换和D/A转换 338

8.10数字软件设计 340

8.10.1软件处理流程 340

8.10.2正弦波产生算法 341

8.10.3滤波算法设计 341

8.10.4解调算法的设计及实现 344

第9章 固态振动陀螺输出信号的建模与补偿 346

9.1概论 346

9.2固态振动陀螺误差 346

9.2.1固态振动陀螺的误差源 346

9.2.2一般误差模型方程 351

9.2.3固态振动陀螺误差模型方程 352

9.2.4固态振动陀螺随机误差模型参数确定 354

9.3建模方法 356

9.3.1确定性误差建模方法 356

9.3.2随机误差建模方法 357

9.3.3时间序列分析建模 358

9.3.4 Allan方差分析 364

9.4误差分析与滤波 366

9.4.1误差补偿理论 366

9.4.2陀螺小波滤波 368

9.4.3陀螺质子滤波 392

9.5神经网络建模 408

9.5.1人工神经网络 408

9.5.2 RBF神经网络 411

9.5.3 RBF神经网络建立陀螺温度漂移模型 415

第10章 基于固态振动陀螺的惯性导航系统误差 416

10.1误差类型 416

10.1.1元件误差 417

10.1.2安装误差 418

10.1.3初始条件误差 420

10.2误差分析中的坐标 420

10.2.1计算系 420

10.2.2平台系与地理系之间的转换矩阵 421

10.2.3理想平台系 423

10.2.4平台系与理想平台系之间的转换关系 423

10.3惯性导航系统误差分析 424

10.3.1线性误差方程 425

10.3.2坐标中的动力学误差方程 428

10.4随机过程与INS误差建模 430

10.4.1高斯分布 431

10.4.2随机过程 432

10.4.3白噪声 436

10.4.4随机误差模型 438

10.5惯性导航系统线性估计 444

10.5.1概述 444

10.5.2贝叶斯估计 446

10.5.3离散卡尔曼滤波 455

10.5.4离散线性动力学模型 468

第11章 固态振动陀螺应用实例 478

11.1基于固态振动陀螺的井下方位寻北系统应用 478

11.1.1概述 478

11.1.2工程应用背景 479

11.1.3固态振动陀螺测斜仪的设计 482

11.1.4固态振动陀螺寻北算法研究 488

11.1.5固态振动陀螺寻北及系统测斜实验研究 494

11.2基于固态振动陀螺的航空姿态仪应用 502

11.2.1概述 502

11.2.2工程应用背景 503

11.2.3航空姿态仪的设计与实现 504

11.2.4振动陀螺对系统测量精度的影响及误差建模 512

11.2.5航空姿态仪测量误差的动态补偿 521

11.3基于固态振动陀螺的其他惯性系统及应用 534

11.3.1天线稳定平台的结构 534

11.3.2车载组合导航系统 534

11.3.3运动地图显示 536

11.3.4安全与解除保险机构 536

11.3.5飞机弹射座椅 536

11.3.6农业勘测 537

11.3.7大炮定向 537

11.3.8其他应用 537