基于壳体翻滚的SERF惯性测量误差调制机理与附加误差抑制方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61803015
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0307.导航、制导与控制
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

As the fundamental research of Spin-Exchange Relaxation-Free (SERF) atomic spin gyroscope, the SERF co-magnetometer is strategically important in high-accuracy inertial navigation. Low-frequency drift error is one of the obstacles to the development of SERF co-magnetometer. To explore whether case rotation can effectively restrain the drift errors and how it applies to SERF co-magnetometer, this research aims to study the error modulation of case rotation and the method for restraining its additional error. A multi-physics field coupled error model is established based on Bloch equation, the cause of the drift error is revealed, and the modulation effect on all kinds of drift errors is studied. By analyzing the effects of case rotation on the atomic polarization by control beam, self compensating of nuclear spin, detection of atomic spin precession, etc., the cause of additional error is found, and the restraining or self-compensation methods are proposed by internal optimal design and rotation mode design. The modulation of systematic error is analyzed according to the error propagation rule of space stable platform INS. Based on the above work, the optimal design of case rotation scheme is implemented. The case rotation experiments on the prototype is carried out to verify the modulation effectiveness. This research will demonstrate the feasibility and expected effect of case rotation application on SERF co-magnetometer, which provides theoretical support for the research of case rotational prototype.
作为SERF原子自旋陀螺前期基础研究的重要设备,SERF惯性测量装置在高精度惯性导航领域具有重要研究意义。低频随机漂移误差是制约其测量精度的瓶颈之一,为探究此类误差能否通过壳体翻滚有效抑制、壳体翻滚是否适用于SERF惯性测量装置的问题,本项目拟开展壳体翻滚的误差调制机理及附加误差抑制方法研究。基于Bloch方程建立多物理场耦合误差模型,揭示漂移误差的产生机理,探究各类漂移误差的调制效果。分析壳体翻滚作用于驱动光极化原子自旋、核自旋自补偿、原子自旋进动检测等惯性测量环节时产生附加误差的机理,提出基于装置内部优化设计的抑制方法和基于壳体翻滚方式设计的自补偿方法。根据空间稳定平台惯导系统的误差传播规律分析误差调制机理,结合附加误差抑制的要求设计最优的壳体翻滚方案,并通过样机实验验证调制效果。本项目研究将明确壳体翻滚应用于SERF惯性测量装置的可行性及预期效果,为壳体翻滚式样机的研制提供理论支撑。

结项摘要

作为SERF原子自旋陀螺前期基础研究的重要设备,SERF惯性测量装置在高精度惯性导航领域具有重要研究意义。低频随机漂移误差是制约其测量精度的瓶颈之一,为探究此类误差能否通过壳体翻滚有效抑制、壳体翻滚是否适用于SERF惯性测量装置的问题,本项目开展了壳体翻滚的误差调制机理及附加误差抑制方法研究。基于Bloch方程建立了多物理场耦合误差模型,揭示漂移误差的产生机理,探究各类漂移误差的调制效果。分析壳体翻滚作用于驱动光极化原子自旋、核自旋自补偿、原子自旋进动检测等惯性测量环节时产生附加误差的机理,提出基于装置内部优化设计的抑制方法和基于壳体翻滚方式设计的自补偿方法。根据空间稳定平台惯导系统的误差传播规律分析误差调制机理,结合附加误差抑制的要求设计最优的壳体翻滚方案,并通过样机实验验证了调制效果。明确了壳体翻滚应用于SERF惯性测量装置的可行性及预期效果,为壳体翻滚式样机的研制提供重要理论支撑。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
A robust in-motion attitude alignment method for odometer-aided strapdown inertial navigation system
里程表辅助捷联惯性导航系统鲁棒运动姿态对准方法
  • DOI:
    10.1063/5.0030189
  • 发表时间:
    2020-12-01
  • 期刊:
    REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Sun, Yiding;Yang, Gongliu;Wen, Zeyang
  • 通讯作者:
    Wen, Zeyang
A Novel Method for Determination on Switch Timing Between Damping and Non-Damping Status of Strapdown Fiber Optic Gyrocompass
确定捷联式光纤陀螺罗经阻尼与非阻尼状态切换时机的新方法
  • DOI:
    10.1109/access.2020.2964664
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Liu Yang;Yang Gongliu;Cai Qingzhong
  • 通讯作者:
    Cai Qingzhong
Optical rotation detection method based on acousto-optic modulation in an atomic spin co-magnetometer
基于声光调制的原子自旋共磁强计旋光度检测方法
  • DOI:
    10.1088/1361-6501/abbc8a
  • 发表时间:
    2020-12
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Xing Li;Zhai Yueyang;Fu Yang;Song Tianxiao;Liu Feng;Cai Qingzhong;Quan Wei
  • 通讯作者:
    Quan Wei
A New Norm-Observed Calibration Method Based on Improved Differential Evolution Algorithm for SINS
基于改进差分进化算法的捷联惯导标定新方法
  • DOI:
    10.1155/2021/6684119
  • 发表时间:
    2021-01
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Yang;Yang Gongliu;Cai Qingzhong;Wang Lifen
  • 通讯作者:
    Wang Lifen
An Improved Calibration Method for the IMU Biases Utilizing KF-Based AdaGrad Algorithm.
利用基于 KF 的 AdaGrad 算法改进 IMU 偏差标定方法
  • DOI:
    10.3390/s21155055
  • 发表时间:
    2021-07-26
  • 期刊:
    Sensors (Basel, Switzerland)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Wen Z;Yang G;Cai Q
  • 通讯作者:
    Cai Q

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其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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