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上海交通大学电院博士课程内容介绍《新型陀螺仪及其系统》

上海交通大学 免费考研网/2012-12-28


《新型陀螺仪及其系统》

课程代码C035710学分/学时2.0/36开课时间
课程名称新型陀螺仪及其系统
开课学院电子信息与电气工程学院
任课教师金志华
面向专业导航、制导与控制
预修课程陀螺仪原理及应用,自动控制原理
课程讨论时数0 (小时)课程实验数0 (小时)
课程内容简介

陀螺仪作为一种惯性测量器件,是惯性导航、惯性制导和惯性测量系统的核心部件,广泛应用于军事和民用领域。近廿年来,随着现代科学技术的发展,各种新型陀螺仪正逐步得到应用和完善,成为传统陀螺仪的竞争者。因此,掌握陀螺仪基本理论,学习新型陀螺仪原理及应用,是本专业研究生从事科学研究的基础。 本课程教学内容由两部分组成。 第一部分为课堂教学,有两方面的内容:(1)陀螺仪的基本理论,内容包括陀螺力学基础、陀螺仪运动方程建立、陀螺仪的漂移及其测试等;(2)典型陀螺仪器(包括陀螺罗经、陀螺找北仪、陀螺地平仪、平台罗经、速率陀螺仪和积分陀螺仪等)的工作原理。 第二部分为新型陀螺仪原理及应用,以课堂讨论为主,内容包括静电陀螺仪、激光陀螺仪、光纤陀螺仪、半球谐振陀螺仪、微机械陀螺仪等。重点为:(1)静电陀螺仪结构原理、静电支承原理、测角原理、动力学和漂移误差,以及静电陀螺仪惯性导航系统的工作原理及其应用;(2)光纤陀螺仪工作原理、光学系统的构成、功能元件分析、信号处理与检测技术和漂移误差分析,以及光纤陀螺捷联惯性系统的工作原理及其应用;(3)微机械陀螺仪的典型结构与工作原理、误差分析,以及微惯性测量系统的工作原理及其应用。

课程内容简介(英文)

The gyroscope, one kind of inertial sensors, is the hard core of inertial navigation systems, inertial guidance systems, and inertial measurement systems. It has been used widely in military and civilian fields. In recent 20 years, with the development of science and technology, new-type gyroscopes have been improved greatly, and they have found more and more applications. They have become near rivals of conventional gyroscopes. Therefore, it is demanded for the graduates majoring in navigation, guidance and control to master the fundamental theory of gyroscopes and study the operating principles and applications of new-type gyroscopes, which are the basis of the research on navigation and guidance.This course consists of two parts : lectures, and dicussions. The following are taught in classroom: a.Fundamental theory of gyroscopes, consisting of kinematics and dynamics of gyroscopes, foundation for the gyroscopes’ motion equations, and gyroscope drift and its measurement. b.Principle of typical gyroscope instruments, such as gyro compass, gyro north finder, gyro horizon, platform compass, rate gyroscope and integrating gyroscope. The second part of the course, which is carried on via discussion, is new-type gyroscopes and their applications. Electrically suspended gyros (ESG), ring laser gyroscopes (RLG), fiber optical gyroscopes (FOG), hemispherical resonator gyros (HRG) and micro inertial sensors are included. The emphases are on : a.ESG. Principles of ESGs’ structure, electrical suspension and angle detection are involved. Besides, ESGs’ dynamics, drift and error analysis, principle and applications of ESG inertial navigation systems are discussed. b.FOG.The contents consist of FOGs’ operating principle, optical structure, function components, signal processing and measuring technic, error analysis, principle & applications of FOG inertial navigation systems. c.MEMS-based gyro.The contents comprising MEMS-based gyros’ structure, working principle, motion and error analysis, principle & applications of micro inertial measurement systems.

教学大纲

第一讲:绪论、惯性技术的现状与发展第二讲:陀螺仪的基本理论要求掌握陀螺力学基础、陀螺仪运动方程的建立和运动分析、坐标系及其变换、陀螺仪的漂移测试与建模等内容。第三讲:陀螺仪器要求掌握陀螺罗经、陀螺找北仪、平台罗经、速率陀螺仪与积分陀螺仪等陀螺仪器的工作原理及分析方法。第四、五讲:新型陀螺仪及其系统-静电陀螺仪要求掌握静电陀螺仪结构设计原理、静电支承系统、信号读取原理、基本运动分析、漂移测试与建模等原理,了解静电陀螺仪的关键技术及静电陀螺监控器和静电陀螺仪导航仪的现状和发展。第六讲:新型陀螺仪及其系统-激光陀螺仪要求掌握激光陀螺仪的工作原理、特点及主要误差源,了解其关键技术、光波导陀螺的最新进展、激光陀螺捷联惯导系统的现状和发展。第七讲:新型陀螺仪及其系统-光纤陀螺仪要求掌握光纤陀螺仪的工作原理、特点以及干涉型光纤陀螺信号检测及相关技术,了解光纤陀螺捷联惯导系统的现状和发展。第八讲:新型陀螺仪及其系统要求了解半球谐振陀螺仪的工作原理、结构组成、误差与相关技术以及由半球谐振陀螺组成的惯性测量系统的原理、应用;了解微机械惯性器件的工作原理、特点、精度分析以及微惯性测量系统的应用现状和发展。

课程进度计划

(无)

课程考核要求

1.考试目的考查学生对新型陀螺仪及系统的分析能力。2.考试方式笔试和读书报告。3.成绩评定方式成绩由笔试成绩和平时成绩两部分组成,其中笔试成绩占80%,平时成绩占20%。4.考试内容及要求(一)考试内容陀螺力学基础,陀螺仪运动方程的建立,陀螺仪的漂移测试与建模;典型陀螺仪器的工作原理;静电陀螺仪的组成和工作原理,静电支承原理,信号读取原理,运动分析,系统组成与分析;激光陀螺仪的工作原理;光纤陀螺仪及系统的工作原理与分析;半球谐振陀螺仪的工作原理;微机械陀螺仪及系统的工作原理与分析。(二)考试要求在掌握陀螺仪的基本理论和典型陀螺仪器工作原理的基础上,重点掌握各种新型陀螺仪及系统的工作原理、特点及应用等。

参 考 文 献
  • 1. 陆 恺;《陀螺仪原理及应用》;国防工业出版社 ; 1981.72. 郭秀中 ;《惯性系统陀螺仪理论》;国防工业出版社 ; 1996.73. 刘延柱 ;《静电陀螺仪动力学》;国防工业出版社 ; 1979.84. 杨培根,龚智炳;《光电惯性技术》;兵器工业出版社 ; 1999.95. 胡恒章;《陀螺仪漂移测试原理及其实验技术》;国防工业出版社 ; 1981
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