基于捷联算法测斜仪精度补偿技术研究

论文摘要

捷联惯性技术广泛应用于航天，军事，航空等领域。由于其具有自对准、抗干扰能力强等特点,特别适合在测斜仪中应用，测斜仪常用于测量井的轨迹。已经有测斜仪采用捷联惯性技术，但由于传感器价格和体积原因，采用完整的捷联系统的测斜仪还没研制出来。因为惯性元件特别是光纤陀螺仪造价相对于测斜仪来说比较高，另一个原因是惯性器件体积比较大而测斜仪要求体积小，所以完整的捷联系统一直没有完全应用到测斜仪中来。随着高精度惯性元件价格的下降和集成化程度提高，捷联惯性技术已经适合全面的用应在测斜仪中。本文主要探讨捷联惯性技术如何应用于测斜仪。结合航天科工惯性技术有限公司正在研制的光纤陀螺连续测斜仪，介绍一种采用完整的捷联惯性系统的光纤陀螺连续测斜仪。此光纤陀螺连续测斜仪的核心一个三轴光纤陀螺仪和三个单轴石英挠性加速度计。针对陀螺测斜仪的特点,捷联惯性系统采用了合适的静态自对准算法、适合测井的捷联惯性导航系统姿态更新算法。文中介绍了欧拉角法、方向余弦法、四元数法和等效旋转矢量法.并对各种算法进行了分析比较，认为采用四元数法有很多优点。本文分析了各种误差源对测斜仪系统精度的影响，详细综述了温度漂移误差的建模与补偿以及系统位置标定，并根据这些方法对系统进行补偿，使得姿态和位置精度得到了较大的提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的目的和意义
• 1.2 国内外研究动态
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 适合测井的捷联惯导姿态算法
• 2.1 基本原理
• 2.2 初始对准
• 2.3 捷联算法
• 2.4 本章小结
• 第三章 误差源对测斜仪精度的影响分析及误差补偿
• 3.1 建立温度模型的实验研究
• 3.2 温度测试试验
• 3.2.1 恒定温度点零偏变化测试
• 3.2.2 多温度点重复性测试
• 3.2.3 零偏漂移的温度模型
• 3.2.4 温度补偿方案研究
• 3.2.5 温度补偿试验结果
• 3.2.6 分析及讨论
• 3.3 按温度速率变化的测试
• 3.3.1 陀螺置于温箱内，温度变化率 1℃/min
• 3.3.2 陀螺在全温度范围内的输出
• 3.3.3 建立温度模型
• 3.3.4 温度补偿后的结果
• 3.3.5 陀螺信号的消噪处理
• 3.3.6 所建模型与其他试验数据的拟合
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统误差标定
• 4.1 惯性器件误差方程
• 4.2 静态六位置标定
• 4.2.1 误差参数标定
• 4.2.2 惯性器件误差补偿
• 4.2.3 标定结果分析
• 4.3 大速率标定
• 4.3.1 不正交度标定方法及精度分析
• 4.3.2 不重合度标定方法及精度分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统实验室验证
• 5.1 试验目的
• 5.2 试验项目、数据及结果分析
• 5.2.1 初始对准精度测试
• 5.2.2 动态精度试验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历