基于半球諧振陀螺的慣性導(dǎo)航系統(tǒng)研究.pdf

1、捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以固連在載體上的陀螺組件與加速度組件為敏感元件，利用載體上的導(dǎo)航計算機(jī)解算出當(dāng)前的位置、姿態(tài)信息。無轉(zhuǎn)子陀螺是當(dāng)今導(dǎo)航敏感器件研究的主流。作為新型陀螺，半球諧振陀螺與環(huán)形激光陀螺、光纖陀螺相比，在相同的精度、可靠性和壽命要求下，其成本更具有競爭性。本文以星載慣性測量系統(tǒng)工程樣機(jī)的研制為背景，采用半球諧振陀螺、石英加速度計為慣性敏感元件。對半球諧振陀螺工作機(jī)理、慣性元件數(shù)學(xué)模型的標(biāo)定技術(shù)、基于半球諧振陀螺的導(dǎo)航系統(tǒng)實現(xiàn)進(jìn)

2、行了研究。
　　首先，研究了半球諧振陀螺的工作機(jī)理與動力學(xué)模型。從薄殼理論出發(fā)，從分析質(zhì)點(diǎn)受力的角度，研究了核心部件半球殼諧振子的振動規(guī)律和模態(tài)進(jìn)動特性，分析了半球殼振子動力學(xué)方程，利用解析求解的方法分析了各參數(shù)對諧振頻率和環(huán)向進(jìn)動因子的影響規(guī)律。然后利用ANSYS有限元分析軟件分析半球殼的厚度、直徑及桿的直徑等結(jié)構(gòu)參數(shù)對諧振子固有頻率和模態(tài)分布的影響。
　　然后，研究了慣性器件的標(biāo)定技術(shù)。就現(xiàn)有的試驗條件：雙軸位置速率轉(zhuǎn)臺

3、、光學(xué)分度頭、NI數(shù)據(jù)采集卡，利用LabView軟件分別針對半球諧振陀螺、石英加速度計搭建了測試平臺，進(jìn)行元件級標(biāo)定，為導(dǎo)航系統(tǒng)中慣性元件誤差補(bǔ)償提供了數(shù)學(xué)模型。
　　最后，完成了捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)工程樣機(jī)的研制。根據(jù)半球諧振陀螺和石英加速度計的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計了系統(tǒng)裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)；從體積要求、運(yùn)算速度要求、開發(fā)周期要求出發(fā)，選擇基于PC/104的A/D數(shù)據(jù)采集卡與CPU主板作為系統(tǒng)的硬件部分；實現(xiàn)了導(dǎo)航算法，針對現(xiàn)有陀螺噪聲較大的