光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)在線對準及標定技術(shù)研究.pdf

1、為了適應(yīng)目前艦船導航系統(tǒng)要求，光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的研究和工程化是面臨的十分關(guān)鍵和迫切的任務(wù)。在已有硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上提高導航精度是慣性技術(shù)領(lǐng)域中需研究的課題之一。本文從提高船用光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的實際需求出發(fā)，對系統(tǒng)在線初始對準技術(shù)和標定技術(shù)展開研究。主要研究工作包括以下五個方面：
　　 1、基于在慣性系選取參考矢量的粗對準方法，對捷聯(lián)慣導慣性系對準展開了誤差分析。分別推導了陀螺常值漂移和加速度計零偏與慣性系對準精度之間的解析

2、表達式，并與以往解析對準法進行了精度對比分析，為慣性系對準法提供理論依據(jù)。分析了慣性系對準中兩速度參考矢量采樣點選取對對準精度的影響，推導了參考矢量時間采樣點的最優(yōu)選取方式。
　　 2、針對以往慣性系對準法在處理陀螺隨機噪聲時存在的不足，對慣性系對準法作了改進，利用HMMKF濾波器具備實時濾除隨機噪聲地特性，提出一種基于HMMKF濾波的在線初始對準方法。對HMMKF濾波方程進行了簡化，分析了HMMKF的濾噪機理，與數(shù)字濾波器的對

3、比研究表明HMMKF濾波實時性能保證了初始對準的要求。研究了失準角與慣性器件標定誤差之間的關(guān)系，為了使失準角更充分地反映慣性器件的標定誤差，提出一種采用HMMKF濾波的捷聯(lián)慣組六位置快速標定方法，并進行了實驗，驗證了該方法的有效性。
　　 3、提出一種捷聯(lián)慣導初始對準的可觀測性解析分析法，對與初始對準精度相關(guān)的航向角、縱搖角及橫搖角進行了分析和對比，在此基礎(chǔ)上推導了最優(yōu)姿態(tài)的對準方式。之后，出于對殘余失準角作進一步補償?shù)男枰瑢?/p>

4、殘余失準角擴充為狀態(tài)變量，提出一種基于速度加殘余失準角的二次快速自主對準方法。推導了引入新狀態(tài)變量后的系統(tǒng)模型和觀測模型，并進行了仿真驗證。
　　 4、根據(jù)IMU不同角位置下慣性器件誤差在地理坐標系上投影分量的不同，利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)精準的轉(zhuǎn)位功能，提出一種可自動消除不可觀測狀態(tài)引起對準誤差的三位置對準方法。推導了最優(yōu)IMU三位置，與以往固定位置、兩位置對準的對比實驗表明該方法可有效提高初始對準精度。研究了多位置下失準角估值與慣性器件

5、誤差之間的關(guān)系，提出一種基于單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的三位置現(xiàn)場標定方法。推導了估計慣性器件零偏的三位置標定方程，并對最優(yōu)三位置進行了理論分析和實驗驗證。
　　 5、建立基于轉(zhuǎn)動四元素的轉(zhuǎn)臺誤差模型，研究了轉(zhuǎn)臺的不水平誤差、角位置控制誤差及轉(zhuǎn)動軸的非正交誤差對捷聯(lián)慣導系統(tǒng)六位置標定精度的影響。推導了轉(zhuǎn)臺誤差與慣性測量組件標定精度之間的關(guān)系。利用三軸轉(zhuǎn)臺可提供更多轉(zhuǎn)動位置的功能，提出一種利用水平失準角估值反求加速度計零偏和安裝誤差角的