恒速偏頻激光陀螺快速尋北算法比較研究.pdf

1、高精度尋北儀技術研究對于軍事、民用等許多應用領域均具有重要意義。隨著激光陀螺技術的日漸成熟，采用激光陀螺研制高精度尋北儀成為可能。恒速偏頻式激光陀螺尋北方案，可克服機械抖動偏頻激光陀螺過鎖區(qū)產生的隨機游走誤差影響，顯著提高尋北精度和快速性。國內學者在三個陀螺和三個加速度計組成的恒速偏頻激光陀螺尋北系統(tǒng)方面的研究已取得了一定的進展，研制成功了尋北儀樣機。但是，從降低尋北儀成本的角度，研究由單陀螺或者雙陀螺和單加速度計組成恒速偏頻激光陀螺尋

2、北儀的可行性和性能局限，仍具有實際意義。
　　單陀螺或者雙陀螺和單加速度計組成尋北儀的優(yōu)點是成本較低，缺點是由于測量信息較少，精度通常受到較大限制，并且抗擾動能力較差，通常只能在靜基座條件下應用。本文以實驗室自主研制的高精度恒速偏頻激光陀螺尋北系統(tǒng)為研究對象，在Kalman濾波尋北算法基礎之上，提出基于虛擬陀螺、分時多位置測量的單、雙陀螺尋北方案，分析其誤差傳播機理，根據(jù)快速性收斂指標，分析Kalman濾波的收斂快速性，并進行實測

3、實驗驗證。并提出了基于正弦波正交檢測技術的單、雙、三陀螺尋北方案，更加直觀的說明了轉臺旋轉存在錐動、周期性轉速不平穩(wěn)和測角誤差，所引起的方向敏感誤差，對單、雙陀螺尋北精度的影響。并且通過實測實驗將方向敏感誤差測量出來，定量分析其產生原因和誤差影響程度。
　　論文主要進行了以下幾方面的研究工作：
　　1.基于尋北系統(tǒng)的數(shù)學模型及12狀態(tài)的狀態(tài)方程，分析了恒速偏頻尋北系統(tǒng)的誤差傳播特性；介紹了在恒速偏頻狀態(tài)下，基于Kalman濾

4、波的尋北算法，分析其收斂快速性；以此為基礎，進行了單、雙陀螺尋北算法研究。
　　2.針對單陀螺尋北方案，介紹了基于虛擬陀螺原理的尋北算法。該算法的IMU由單個激光陀螺和一個石英加速度計組成，另外兩個陀螺和加速度計用虛擬陀螺和加速度計代替，組成三陀螺和三加速度計的IM U，就可以應用改進的Kalman濾波算法進行尋北。
　　3.提出基于分時多位置測量原理的尋北算法，分析了周期性轉臺轉速誤差對分時多位置測量原理尋北算法的尋北結果

5、影響，應用快速性收斂指標分析Kalman濾波的收斂快速性。采用單、雙陀螺和單加速度計組成的IMU，可以降低尋北系統(tǒng)的成本，但是相比于第二章使用三個激光陀螺的尋北算法而言，僅使用單個陀螺或兩個陀螺IMU系統(tǒng)的測量信息減少，所以精度有所下降，可以應用到低成本低精度領域。
　　4.提出基于正弦波正交檢測技術的尋北方案。以單軸連續(xù)旋轉式陀螺尋北儀為研究對象，采用正交檢測技術尋北時，由于轉臺旋轉存在錐動、周期性轉速不平穩(wěn)和測角誤差，將引入方