光纖陀螺的磁偏特性建模及其在旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用.pdf

1、旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)是提高慣性導(dǎo)航系統(tǒng)精度的有效方式，采用旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)被稱為旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（R-SINS：Rotating Strapdown Inertial Navigation System），其廣泛應(yīng)用于航空、航海等領(lǐng)域。陀螺是慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的重要組成部分，采用光纖陀螺的旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)被稱為光纖旋轉(zhuǎn)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)(R-FSINS：Rotating Fiber-optic Inertial Navigation Syst

2、em)。
　　光纖陀螺的隨機誤差對慣導(dǎo)系統(tǒng)的性能有著重要的影響，并且近年來磁場對光纖陀螺輸出特性變化的影響也逐步開始受到重視。因此本文重點針對光纖陀螺隨機誤差、磁偏誤差及其傳播特性進行建模、實驗驗證以及在旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用等關(guān)鍵問題展開深入研究。
　　為了研究光纖陀螺隨機誤差在慣導(dǎo)系統(tǒng)中的傳播特性，論文首先研究了陀螺隨機誤差在傳統(tǒng)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的傳播特性，建立了陀螺隨機特性在慣導(dǎo)系統(tǒng)長時間導(dǎo)航中的理論誤差模型，利用仿真和實

3、驗驗證了理論模型的有效性。
　　為了提高光纖旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性，抑制光纖陀螺在不同磁場環(huán)境下的磁偏特性。論文分析研究了導(dǎo)致光纖陀螺磁敏感性質(zhì)的法拉第效應(yīng)，建立了數(shù)字閉環(huán)光纖陀螺的環(huán)路仿真模型，從理論和模型仿真上分析了不同磁場引起的光纖陀螺輸出特性。在此基礎(chǔ)上，研究建立了飛機飛行過程中地磁場變化模型和機載電子設(shè)備產(chǎn)生的交流隨機磁場模型，仿真分析了綜合磁場環(huán)境變化引起的光纖陀螺輸出誤差以及慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差。
　　為了在實驗環(huán)節(jié)

4、驗證光纖陀螺的磁偏特性并建立磁敏感數(shù)學(xué)模型，論文設(shè)計了基于高精度三軸亥姆霍茲線圈地磁模擬器的實驗方案，通過實驗對比，分析了基于俄羅斯 VG951和SRS2000兩種不同精度光纖陀螺的磁偏重復(fù)性、線性度等性能指標以及磁敏感軸分布特性。實驗結(jié)果表明本文的分析結(jié)果合理有效，并由此建立了光纖陀螺的磁偏差模型。
　　最后，論文針對光纖陀螺隨機誤差和磁偏誤差在旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的特性進行了分析、仿真及實驗驗證，并基于Ansys有限元軟件建立并分析

5、了單軸轉(zhuǎn)臺的磁場分布模型，提出了系統(tǒng)磁偏補償方案，補償后系統(tǒng)導(dǎo)航性能得到一定改善。
　　綜上，本文針對光纖陀螺在旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的應(yīng)用進行研究，分析了光纖陀螺隨機誤差傳播特性以及磁偏特性，建立了光纖陀螺隨機誤差的傳播模型，深入研究了光纖陀螺的磁偏誤差特性，在此基礎(chǔ)上針對單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)樣機提出了相應(yīng)的誤差補償方案。論文通過對光纖陀螺長時間工作環(huán)境下的誤差特性及傳播模型研究，對磁場干擾下光纖陀螺輸出特性進行分析、測試及建模，對光纖旋轉(zhuǎn)