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

1、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)散式定位誤差是影響系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間導(dǎo)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(bǔ)償技術(shù)，通過(guò)慣性組件整周期的翻滾、停位等運(yùn)動(dòng)，對(duì)其常值偏差進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而抵消器件偏差對(duì)系統(tǒng)導(dǎo)航精度影響，達(dá)到調(diào)制目的。本文對(duì)基于光纖陀螺的調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)展開(kāi)討論，從旋轉(zhuǎn)方案、誤差分析及抑制、雙導(dǎo)航程序估算器件誤差等幾方面進(jìn)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(dǎo)系統(tǒng)基本原理，分析了載體角運(yùn)動(dòng)與調(diào)制轉(zhuǎn)軸同向和垂

2、直兩類運(yùn)動(dòng)對(duì)旋轉(zhuǎn)調(diào)制的影響。針對(duì)系統(tǒng)中引入旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)這一特殊環(huán)境，詳細(xì)分析了旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)精度、測(cè)角精度對(duì)調(diào)制效果的影響。在此基礎(chǔ)上提出了基于多位置的轉(zhuǎn)臺(tái)水平傾斜角測(cè)量方法，歸納總結(jié)了調(diào)制過(guò)程中旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)角變速運(yùn)動(dòng)抵消方式。
　　2.在建立了光纖陀螺儀和加速度計(jì)誤差模型的基礎(chǔ)上，以光纖陀螺為例詳細(xì)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(guò)程中對(duì)導(dǎo)航誤差的具體影響形式，總結(jié)并提出了相對(duì)地理系旋轉(zhuǎn)調(diào)制的旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計(jì)原則，依據(jù)該

3、旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計(jì)了相對(duì)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(guò)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(yùn)動(dòng)角速度。由于地球轉(zhuǎn)速是客觀存在不變量，相對(duì)地理系的調(diào)制方式無(wú)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(guò)程中始終存在一個(gè)與地球轉(zhuǎn)速等大反向的角速度，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)停位運(yùn)動(dòng)達(dá)到調(diào)制目的，基于該思想設(shè)計(jì)了相對(duì)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(dǎo)航解算的發(fā)散式定位誤差，然而調(diào)制同時(shí)使姿態(tài)和速度誤差增大。文中詳細(xì)推導(dǎo)了調(diào)制狀態(tài)下系統(tǒng)導(dǎo)航誤差方程，根據(jù)各導(dǎo)航誤差特性提出了相應(yīng)的誤差抑制方法：
　　?對(duì)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(duì)準(zhǔn)原理，依據(jù)該對(duì)準(zhǔn)方法提出了載體航行過(guò)程中基于羅經(jīng)原理的導(dǎo)航解算方法，針對(duì)不同輸入與輸出之間的頻域分析結(jié)果，得到抑制調(diào)制姿態(tài)誤差的羅

5、經(jīng)參數(shù)設(shè)計(jì)方法；
　　?對(duì)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(luò)基礎(chǔ)上，利用多普勒計(jì)程儀（DVL）測(cè)速作為速度基準(zhǔn)得到慣導(dǎo)解算速度誤差，再通過(guò) 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(wú)法合并為一套導(dǎo)航解算過(guò)程。因此，提出了調(diào)制型

6、捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙程序解算方法：該方法以一組慣性組件的量測(cè)值為輸入，在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中同時(shí)進(jìn)行兩組導(dǎo)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(dǎo)航解算程序的思想，提出了DVL常值測(cè)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(dǎo)航解算中失準(zhǔn)角穩(wěn)態(tài)誤差只與DVL測(cè)速誤差與羅經(jīng)參數(shù)有關(guān)這一特性，在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)中采用兩組不同羅經(jīng)參數(shù)的羅經(jīng)導(dǎo)航解算法，再將兩組姿態(tài)信息進(jìn)一步耦合計(jì)算得到DVL測(cè)速誤差估算結(jié)果