基于光纖陀螺的尋北系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、陀螺尋北儀可以全天候、自主、快速地提供方位基準(zhǔn)，在軍事和民用領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用價值。基于薩格奈克效應(yīng)的光纖陀螺是一種全固態(tài)的慣性儀表，與傳統(tǒng)機電陀螺相比有很大的優(yōu)越性，在慣性領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。論文以高精度的光纖陀螺尋北系統(tǒng)為研究目標(biāo)，在對光纖陀螺輸出特性、尋北原理進(jìn)行理論分析和實驗研究基礎(chǔ)上，深入探討了光纖陀螺尋北系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)問題。從提高尋北系統(tǒng)精度的實際需求出發(fā)，在尋北方案、誤差分析、系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)據(jù)處理等方面展開了廣

2、泛而深入的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新如下:
　　1.建立了光纖陀螺隨機誤差模型和輸出漂移模型。在深入研究了光纖陀螺隨機噪聲來源及特性的基礎(chǔ)上，引入了Allan方差分析方法對光纖陀螺的隨機噪聲進(jìn)行分析，建立了光纖陀螺隨機誤差模型。提出了使用時間序列分析對隨機漂移進(jìn)行建模的方法，使用卡爾曼濾波方法對建立的模型進(jìn)行了濾波，達(dá)到了減小隨機噪聲的效果。
　　2.建立了光纖陀螺靜態(tài)尋北方案和連續(xù)旋轉(zhuǎn)尋北方案的理論模型。提出了靜態(tài)四位置尋

3、北方案的改進(jìn)，提出了基于相關(guān)函數(shù)調(diào)制和基于相位差這兩種連續(xù)旋轉(zhuǎn)方案的解算方法，建立了靜態(tài)方案的傾斜補償尋北模型。
　　3.建立了光纖陀螺尋北系統(tǒng)誤差模型。推導(dǎo)了光纖陀螺尋北系統(tǒng)中存在的漂移誤差、安裝誤差、轉(zhuǎn)位誤差、傾斜角測量誤差、緯度誤差等各主要誤差項對尋北精度的影響，提出了估計尋北系統(tǒng)誤差的方法。
　　4.提出了光纖陀螺尋北系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了軟硬件的設(shè)計和實現(xiàn)。在光纖陀螺尋北系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中，提出了基于模糊自整定PI

4、D算法的轉(zhuǎn)位控制系統(tǒng)，有效地提高了轉(zhuǎn)位精度。對尋北系統(tǒng)進(jìn)行了測試，得到了各尋北方案在不同實驗條件下的性能指標(biāo)。
　　5.提出了將粒子濾波方法應(yīng)用于尋北系統(tǒng)的方案。該濾波方案能夠有效地減小陀螺漂移和一些隨機噪聲對尋北精度的影響，提高尋北系統(tǒng)的精度。分別設(shè)計了兩種粒子濾波器并對四位置尋北進(jìn)行了實驗，與基于系統(tǒng)重采樣的粒子濾波相比，基于MCMC算法的粒子濾波可以達(dá)到更好的效果。
　　6.研究了基座擾動對尋北系統(tǒng)性能的影響和解決方法