調(diào)制型光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)誤差抑制技術研究.pdf

1、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的發(fā)散式定位誤差是影響系統(tǒng)長時間導航能力的主要因素之一，旋轉(zhuǎn)調(diào)制作為一種慣性組件偏差的自補償技術，通過慣性組件整周期的翻滾、停位等運動，對其常值偏差進行調(diào)制，進而抵消器件偏差對系統(tǒng)導航精度影響，達到調(diào)制目的。本文對基于光纖陀螺的調(diào)制型捷聯(lián)慣導系統(tǒng)展開討論，從旋轉(zhuǎn)方案、誤差分析及抑制、雙導航程序估算器件誤差等幾方面進行深入研究。論文的主要工作有：
　　1.根據(jù)調(diào)制型捷聯(lián)慣導系統(tǒng)基本原理，分析了載體角運動與調(diào)制轉(zhuǎn)軸同向和垂

2、直兩類運動對旋轉(zhuǎn)調(diào)制的影響。針對系統(tǒng)中引入旋轉(zhuǎn)機構這一特殊環(huán)境，詳細分析了旋轉(zhuǎn)機構轉(zhuǎn)動精度、測角精度對調(diào)制效果的影響。在此基礎上提出了基于多位置的轉(zhuǎn)臺水平傾斜角測量方法，歸納總結了調(diào)制過程中旋轉(zhuǎn)機構角變速運動抵消方式。
　　2.在建立了光纖陀螺儀和加速度計誤差模型的基礎上，以光纖陀螺為例詳細分析其常值漂移、刻度因數(shù)誤差和安裝誤差分別在旋轉(zhuǎn)和停位過程中對導航誤差的具體影響形式，總結并提出了相對地理系旋轉(zhuǎn)調(diào)制的旋轉(zhuǎn)方案設計原則，依據(jù)該

3、旋轉(zhuǎn)方案設計了相對地理系的單軸、雙軸正反轉(zhuǎn)停旋轉(zhuǎn)方案。
　　3.旋轉(zhuǎn)調(diào)制過程中，光纖陀螺敏感的角速度信息包括地球自轉(zhuǎn)角速度、旋轉(zhuǎn)調(diào)制角速度和載體運動角速度。由于地球轉(zhuǎn)速是客觀存在不變量，相對地理系的調(diào)制方式無法完全消除其與陀螺刻度因數(shù)誤差和安裝誤差的耦合誤差。為了消除該耦合誤差，文中提出了繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方式，即調(diào)制過程中始終存在一個與地球轉(zhuǎn)速等大反向的角速度，在此基礎上進行翻轉(zhuǎn)停位運動達到調(diào)制目的，基于該思想設計了相對地球

4、自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的三軸調(diào)制方案。
　　4.旋轉(zhuǎn)調(diào)制的目的在于抑制系統(tǒng)導航解算的發(fā)散式定位誤差，然而調(diào)制同時使姿態(tài)和速度誤差增大。文中詳細推導了調(diào)制狀態(tài)下系統(tǒng)導航誤差方程，根據(jù)各導航誤差特性提出了相應的誤差抑制方法：
　　?對于姿態(tài)誤差，提出了基于羅經(jīng)原理的姿態(tài)誤差抑制方法。文中首先介紹載體靜基座羅經(jīng)對準原理，依據(jù)該對準方法提出了載體航行過程中基于羅經(jīng)原理的導航解算方法，針對不同輸入與輸出之間的頻域分析結果，得到抑制調(diào)制姿態(tài)誤差的羅

5、經(jīng)參數(shù)設計方法；
　　?對于速度誤差，提出了基于Butterworth濾波器的速度誤差抑制方法。該方法在傳統(tǒng)串聯(lián)校正阻尼網(wǎng)絡基礎上，利用多普勒計程儀（DVL）測速作為速度基準得到慣導解算速度誤差，再通過 Butterworth濾波器濾除速度誤差中的調(diào)制周期振蕩誤差，得到最終的速度信息。
　　5.由于基于羅經(jīng)原理的姿態(tài)誤差抑制方法和基于Butterworth濾波器的速度誤差抑制方法無法合并為一套導航解算過程。因此，提出了調(diào)制型

6、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的雙程序解算方法：該方法以一組慣性組件的量測值為輸入，在導航計算機中同時進行兩組導航程序解算，一組解算載體速度和位置信息，一組解算載體姿態(tài)信息。
　　6.基于雙導航解算程序的思想，提出了DVL常值測速誤差估算方法。該方法根據(jù)調(diào)制狀態(tài)下基于羅經(jīng)原理的導航解算中失準角穩(wěn)態(tài)誤差只與DVL測速誤差與羅經(jīng)參數(shù)有關這一特性，在導航計算機中采用兩組不同羅經(jīng)參數(shù)的羅經(jīng)導航解算法，再將兩組姿態(tài)信息進一步耦合計算得到DVL測速誤差估算結果