單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)綜合校正方法研究.pdf

1、光學(xué)陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)體積小、重量輕、啟動快、成本低、動態(tài)范圍寬且能提供自主導(dǎo)航定位信息的優(yōu)點(diǎn)，使其成為諸多海洋運(yùn)載器導(dǎo)航系統(tǒng)的首選。在采用同等級慣性器件的條件下，單軸旋轉(zhuǎn)光學(xué)陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在略微增加系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，能夠大幅度提升導(dǎo)航性能，目前在各類水面和水下等運(yùn)載器上得到了廣泛的應(yīng)用。綜合考慮現(xiàn)有光學(xué)陀螺精度、慣導(dǎo)系統(tǒng)成本以及整體結(jié)構(gòu)，單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)正成為船用慣導(dǎo)系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。但由于無法調(diào)制繞旋轉(zhuǎn)軸方向的慣性元件誤差，單

2、軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)仍存在導(dǎo)航誤差隨時間累積較快的問題，因此單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)仍需要綜合校正這一關(guān)鍵系統(tǒng)技術(shù)完成定期的導(dǎo)航信息誤差重調(diào)和慣性元件誤差修正。
　　本文以單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)為研究對象，針對慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差隨時間累積較快導(dǎo)致其誤差模型呈現(xiàn)非線性特性的問題，開展單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)綜合校正算法研究，設(shè)計適用于單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)非線性模型的濾波方法，估計系統(tǒng)各導(dǎo)航參數(shù)并進(jìn)行補(bǔ)償。通過對單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)綜合校正效果進(jìn)行仿真對比實(shí)驗(yàn)，實(shí)

3、現(xiàn)提高系統(tǒng)長航時導(dǎo)航定位精度的目標(biāo)。首先對單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差特性進(jìn)行研究，對比分析水平方向和方位慣性器件誤差對系統(tǒng)各參數(shù)輸出誤差的影響，確定影響系統(tǒng)精度關(guān)鍵誤差源，引出估計和補(bǔ)償方位軸陀螺儀常值誤差的必要性。設(shè)計單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)總體方案，并對單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行可觀測性分析，為濾波器選取合適的狀態(tài)量，以提升濾波器估計的速度和精度。對不可觀測的旋轉(zhuǎn)軸陀螺漂移及方位姿態(tài)誤差角，通過采用系泊搖擺狀態(tài)及延長觀測時間的方式提升可觀測度。針

4、對長航時慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差模型呈現(xiàn)非線性這一主要問題，借鑒常規(guī)的無跡卡爾曼濾波方法，通過調(diào)整狀態(tài)均方誤差協(xié)方差矩陣的值，提出改進(jìn)的無跡卡爾曼濾波方法，使其經(jīng)過長時間濾波迭代仍能保持狀態(tài)均方誤差協(xié)方差矩陣的正定性，保證濾波的順利進(jìn)行。通過加入水平阻尼網(wǎng)絡(luò)，消除舒勒周期振蕩誤差和減小陀螺隨機(jī)漂移對單軸慣導(dǎo)系統(tǒng)的影響，估計方位陀螺儀的常值漂移。根據(jù)估計出的速度、位置和姿態(tài)誤差和方位軸陀螺儀常值誤差，通過反饋校正，實(shí)現(xiàn)對單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的綜合校正。