光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)初始對準(zhǔn)方法研究.pdf

1、慣性導(dǎo)航系統(tǒng)（INS）是一種推算導(dǎo)航系統(tǒng)，載體的位置通過積分速度獲得，而速度則通過測量的加速度積分后獲得，姿態(tài)是通過積分測量的角速率獲取。導(dǎo)航方程的每一次迭代都必須利用前一次的導(dǎo)航結(jié)果作為其初始值，因此，INS在正式工作前應(yīng)該對其進(jìn)行初始化，該過程稱其為“初始對準(zhǔn)”。初始對準(zhǔn)主要初始化載體的位置、速度與姿態(tài)信息，載體的位置與速度信息通常由外界信息給出，而初始的姿態(tài)信息既可通過外部信息提供，也可以由 INS敏感重力矢量和地球自轉(zhuǎn)矢量來確定

2、，課題研究后一種自對準(zhǔn)方式，重點研究由船用光纖捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的行進(jìn)間自對準(zhǔn)技術(shù)。
　　本研究主要內(nèi)容包括；⑴針對光纖陀螺儀和由其構(gòu)成的捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)初始對準(zhǔn)技術(shù)進(jìn)行調(diào)研分析，在充分了解國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)研究現(xiàn)狀后，并根據(jù)實驗室現(xiàn)有的慣性器件（包括陀螺儀和加速度計）水平，確定捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的初始對準(zhǔn)的目標(biāo)精度。⑵推導(dǎo)了船用捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)姿態(tài)、速度、位置的導(dǎo)航更新算法，建立系統(tǒng)誤差方程組，并且在姿態(tài)更新算法中對圓錐誤差進(jìn)行補償，速

3、度更新算法中對劃槳效應(yīng)誤差的進(jìn)行補償，以此在發(fā)揮高精度陀螺儀和加速度計的優(yōu)勢的同時，提高初始對準(zhǔn)期間姿態(tài)跟蹤的精度。⑶當(dāng)艦船在碼頭系泊或錨泊，或是航行過程中導(dǎo)航系統(tǒng)出現(xiàn)故障重啟時，由于受風(fēng)浪的影響，系統(tǒng)需要在動態(tài)環(huán)境完成初始對準(zhǔn)，此時載體的角運動遠(yuǎn)大于對準(zhǔn)時的基準(zhǔn)信息（地球自轉(zhuǎn)角速度），因此，動態(tài)環(huán)境下的初始對準(zhǔn)一直是慣性導(dǎo)航技術(shù)研究難點。針對該問題，論文中重點研究 GPS速度輔助的行進(jìn)間自對準(zhǔn)技術(shù)，在理論仿真分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了三軸搖

4、擺臺試驗，并用實際海試數(shù)據(jù)驗證方案的有效性。⑷由于在“凝固慣性系粗對準(zhǔn)+Kalman濾波精對準(zhǔn)”方案中可以實現(xiàn)在對準(zhǔn)過程中完成對慣性器件的誤差標(biāo)定，如陀螺儀的常值漂移和加速度計的常值零偏等，因此，提高了系統(tǒng)的純慣性導(dǎo)航精度，使系統(tǒng)具備了短期慣導(dǎo)的功能，可以用于水下機(jī)器人在沒有 GPS信號時的三維運動軌跡測量。在具體實施時，通過觀測瞬時速度信息，判斷載體是否處于“偽靜止”狀態(tài)，對系統(tǒng)實施零速修正，以此修正導(dǎo)航系統(tǒng)參數(shù)。該方法在深水池試驗得