單軸旋轉光纖捷聯慣導系統(tǒng)綜合校正方法研究.pdf

1、光學陀螺捷聯慣導系統(tǒng)體積小、重量輕、啟動快、成本低、動態(tài)范圍寬且能提供自主導航定位信息的優(yōu)點，使其成為諸多海洋運載器導航系統(tǒng)的首選。在采用同等級慣性器件的條件下，單軸旋轉光學陀螺捷聯慣導系統(tǒng)在略微增加系統(tǒng)結構的基礎上，能夠大幅度提升導航性能，目前在各類水面和水下等運載器上得到了廣泛的應用。綜合考慮現有光學陀螺精度、慣導系統(tǒng)成本以及整體結構，單軸旋轉光纖捷聯慣導正成為船用慣導系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。但由于無法調制繞旋轉軸方向的慣性元件誤差，單

2、軸旋轉慣導系統(tǒng)仍存在導航誤差隨時間累積較快的問題，因此單軸旋轉慣導系統(tǒng)仍需要綜合校正這一關鍵系統(tǒng)技術完成定期的導航信息誤差重調和慣性元件誤差修正。
　　本文以單軸旋轉光纖捷聯慣導系統(tǒng)為研究對象，針對慣導系統(tǒng)誤差隨時間累積較快導致其誤差模型呈現非線性特性的問題，開展單軸旋轉捷聯慣導系統(tǒng)綜合校正算法研究，設計適用于單軸旋轉慣導系統(tǒng)非線性模型的濾波方法，估計系統(tǒng)各導航參數并進行補償。通過對單軸旋轉慣導系統(tǒng)綜合校正效果進行仿真對比實驗，實

3、現提高系統(tǒng)長航時導航定位精度的目標。首先對單軸旋轉慣導系統(tǒng)的誤差特性進行研究，對比分析水平方向和方位慣性器件誤差對系統(tǒng)各參數輸出誤差的影響，確定影響系統(tǒng)精度關鍵誤差源，引出估計和補償方位軸陀螺儀常值誤差的必要性。設計單軸旋轉慣導系統(tǒng)總體方案，并對單軸旋轉慣導系統(tǒng)參數進行可觀測性分析，為濾波器選取合適的狀態(tài)量，以提升濾波器估計的速度和精度。對不可觀測的旋轉軸陀螺漂移及方位姿態(tài)誤差角，通過采用系泊搖擺狀態(tài)及延長觀測時間的方式提升可觀測度。針

4、對長航時慣導系統(tǒng)誤差模型呈現非線性這一主要問題，借鑒常規(guī)的無跡卡爾曼濾波方法，通過調整狀態(tài)均方誤差協(xié)方差矩陣的值，提出改進的無跡卡爾曼濾波方法，使其經過長時間濾波迭代仍能保持狀態(tài)均方誤差協(xié)方差矩陣的正定性，保證濾波的順利進行。通過加入水平阻尼網絡，消除舒勒周期振蕩誤差和減小陀螺隨機漂移對單軸慣導系統(tǒng)的影響，估計方位陀螺儀的常值漂移。根據估計出的速度、位置和姿態(tài)誤差和方位軸陀螺儀常值誤差，通過反饋校正，實現對單軸旋轉慣導系統(tǒng)的綜合校正。