靜電懸浮式海洋重力儀誤差分析及數(shù)據(jù)處理技術(shù)研究.pdf

1、無(wú)源重力導(dǎo)航系統(tǒng)是高精度慣性導(dǎo)航的發(fā)展趨勢(shì)之一。目前世界上只有美國(guó)、俄羅斯和法國(guó)等少數(shù)國(guó)家擁有無(wú)源重力導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù),并廣泛地應(yīng)用于最先進(jìn)的測(cè)量船、核潛艇和飛機(jī)慣導(dǎo)中,而我國(guó)在此領(lǐng)域研究甚少。鑒于無(wú)源重力導(dǎo)航系統(tǒng)巨大的軍事應(yīng)用價(jià)值以及高精度重力儀在無(wú)源重力導(dǎo)航系統(tǒng)中的重要作用,本文針對(duì)重力傳感器的誤差、方位捷聯(lián)穩(wěn)定平臺(tái)的水平誤差及其對(duì)重力測(cè)量值的影響、重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)的濾波算法以及重力儀測(cè)量值的改正算法等方面開(kāi)展了較為深入的研究。本文完成的

2、主要工作如下:
　　 (1)基于牛頓第二定律,詳細(xì)推導(dǎo)了海洋矢量重力測(cè)量基本模型、高精度海洋矢量重力測(cè)量模型以及高精度海洋標(biāo)量重力測(cè)量的數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)推導(dǎo)了方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)的基本方程和誤差方程,并對(duì)無(wú)阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)水平誤差進(jìn)行了仿真分析;根據(jù)重力儀系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)的要求及平臺(tái)系統(tǒng)加入內(nèi)、外水平阻尼后的特點(diǎn),選擇了穩(wěn)定平臺(tái)的水平阻尼方式,并對(duì)外水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)水平誤差及其對(duì)重力異常測(cè)量

3、值的影響進(jìn)行了仿真。仿真研究結(jié)果對(duì)于提高重力儀測(cè)量精度具有重要意義。
　　 (3)分析了靜電懸浮重力傳感器在非敏感方向上的靜電支撐原理、敏感方向上的測(cè)量和反饋原理;推導(dǎo)了重力傳感器檢測(cè)質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)方程;對(duì)傳感器的原理誤差、檢測(cè)及反饋電壓不穩(wěn)引起的誤差、加工及材料特性引起的誤差以及環(huán)境溫度變化引起的誤差進(jìn)行了分析,并建立了相應(yīng)的誤差模型,通過(guò)具體計(jì)算找出了傳感器的主要誤差源。
　　 (4)研究了基于小波理論的重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)在

4、線濾波方法和基于矩陣奇異值分解理論的離線濾波方法。通過(guò)仿真試驗(yàn)找出了適合于重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)處理的小波基函數(shù);綜合小波濾波與數(shù)學(xué)形態(tài)濾波的優(yōu)點(diǎn),并結(jié)合基于FFT的小波變換快速算法,提出了一種重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)的快速形態(tài)小波濾波算法;分析了奇異值分解濾波的原理,并將該方法應(yīng)用到重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)的離線處理中。仿真試驗(yàn)及在重力儀靜態(tài)測(cè)量數(shù)據(jù)中的應(yīng)用表明,快速形態(tài)小波濾波和奇異值分解濾波都能有效地提高重力儀測(cè)量數(shù)據(jù)的濾波精度。
　　 (5)根據(jù)外

5、水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺(tái)水平誤差的特點(diǎn),提出了用Kalman濾波器估計(jì)平臺(tái)誤籌角、用平臺(tái)加速度計(jì)測(cè)量值估算載體水平加速度的水平加速度改正算法;給出了厄特弗斯改正的具體計(jì)算公式,研究了速度誤差、航向誤差及緯度誤差對(duì)厄特弗斯改正誤差的影響,找出了影響厄特弗斯改正精度的主要因素:分析了載體垂直加速度與載體運(yùn)動(dòng)周期及運(yùn)動(dòng)振幅的關(guān)系,并給出了垂直加速度改正的方法:給出了布格改正和潮汐改正的計(jì)算公式。
　　 (6)在研究成果的基礎(chǔ)上,采