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、無源重力導(dǎo)航系統(tǒng)是高精度慣性導(dǎo)航的發(fā)展趨勢之一。目前世界上只有美國、俄羅斯和法國等少數(shù)國家擁有無源重力導(dǎo)航系統(tǒng)技術(shù),并廣泛地應(yīng)用于最先進的測量船、核潛艇和飛機慣導(dǎo)中,而我國在此領(lǐng)域研究甚少。鑒于無源重力導(dǎo)航系統(tǒng)巨大的軍事應(yīng)用價值以及高精度重力儀在無源重力導(dǎo)航系統(tǒng)中的重要作用,本文針對重力傳感器的誤差、方位捷聯(lián)穩(wěn)定平臺的水平誤差及其對重力測量值的影響、重力儀測量數(shù)據(jù)的濾波算法以及重力儀測量值的改正算法等方面開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,詳細推導(dǎo)了海洋矢量重力測量基本模型、高精度海洋矢量重力測量模型以及高精度海洋標量重力測量的數(shù)學(xué)模型。
　　 (2)推導(dǎo)了方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺系統(tǒng)的基本方程和誤差方程,并對無阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺水平誤差進行了仿真分析;根據(jù)重力儀系統(tǒng)對穩(wěn)定平臺的要求及平臺系統(tǒng)加入內(nèi)、外水平阻尼后的特點,選擇了穩(wěn)定平臺的水平阻尼方式,并對外水平阻尼方位捷聯(lián)陀螺穩(wěn)定平臺水平誤差及其對重力異常測量

3、值的影響進行了仿真。仿真研究結(jié)果對于提高重力儀測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、敏感方向上的測量和反饋原理;推導(dǎo)了重力傳感器檢測質(zhì)量的運動方程;對傳感器的原理誤差、檢測及反饋電壓不穩(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行了分析,并建立了相應(yīng)的誤差模型,通過具體計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。通過仿真試驗找出了適合于重力儀測量數(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,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)用到重力儀測量數(shù)據(jù)的離線處理中。仿真試驗及在重力儀靜態(tài)測量數(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)定平臺水平誤差的特點,提出了用Kalman濾波器估計平臺誤籌角、用平臺加速度計測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算公式,研究了速度誤差、航向誤差及緯度誤差對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動周期及運動振幅的關(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算公式。
　　 (6)在研究成果的基礎(chǔ)上,采