光纤陀螺寻北仪误差分析及补偿技术研究

论文摘要

光纤陀螺寻北系统是现代化信息战中必不可少的自主定位系统,是惯性导航系统中的主要研究成果之一。随着光纤陀螺性能指标的改善以及光纤陀螺寻北理论与技术的成熟,FOG寻北仪的应用越来越广泛,无论是在军事上还是在民用上,寻北系统的优越性能都得到了充分的发挥。但随着现代化信息战中对定位精度的要求不断提升,寻北系统的误差分析及误差补偿方案的研究成为寻北系统研制机构的主要研究内容。本文是在现有实验条件下,利用光纤陀螺、加速度计以及SGT-三轴转台组成FOG寻北系统。首先,概述了光纤陀螺的发展现状和在军事及民用上的应用、光纤陀螺寻北系统的发展现状及应用；阐述了光纤陀螺的工作原理以及FOG寻北系统的工作原理,并给出了光纤陀螺寻北系统静态和动态寻北方式的解算模型。其次,研究了光纤陀螺的主要性能指标,分析了影响陀螺精度的主要误差源,包括光路误差、内部线路误差和外界环境因素对陀螺精度的影响；着重研究了影响FOG寻北系统的主要误差源,包括基座调平误差、转台转位误差、加速度计误差、有害纬度误差以及动态误差,分析了它们对寻北精度的影响,并给出误差模型以及相应的补偿方案。再次,介绍了平滑滤波、卡尔曼滤波和小波滤波这三种较为常用的信号处理方法,阐述了这三种信号处理方法的原理和特点；详细研究小波分析法的原理以及小波基的选择；对这三种信号处理方法在寻北输出数据中的滤波效果进行对比。最后,利用光纤陀螺、加速度计以及SGT-三轴转台组成的FOG寻北系统对光纤陀螺常值漂移、有害纬度信息、转台转位误差和陀螺随机漂移的补偿方案行验证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤陀螺发展现状与应用
• 1.1.1 光纤陀螺的分类
• 1.1.2 光纤陀螺的发展现状
• 1.2 光纤陀螺的在不同领域的应用
• 1.3 光纤陀螺寻北仪的发展现状与应用
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第2章 光纤陀螺寻北仪工作原理及寻北方式的研究
• 2.1 光纤陀螺工作原理
• 2.2 光纤陀螺寻北仪工作原理
• 2.3 静态寻北方式
• 2.3.1 二位置寻北方案
• 2.3.2 三位置寻北方案
• 2.3.3 四位置寻北方案
• 2.3.4 多位置寻北方案
• 2.4 动态寻北方案
• 2.5 寻北方案的比较
• 2.6 本章小结
• 第3章 光纤陀螺寻北系统误差分析
• 3.1 光纤陀螺的主要性能指标
• 3.2 影响光纤陀螺精度的主要误差源
• 3.2.1 光路误差对陀螺精度的影响
• 3.2.2 内部线路误差对陀螺精度的影响
• 3.2.3 外界环境因素对陀螺精度的影响
• 3.3 光纤陀螺寻北系统静态误差分析
• 3.3.1 基座调平误差对寻北精度的影响
• 3.3.2 转台转位误差对寻北精度的影响
• 3.3.3 加速度计误差对寻北结果的影响
• 3.3.4 有害纬度的引入对寻北结果的影响
• 3.3.5 陀螺随机漂移对寻北精度的影响
• 3.4 动态误差
• 3.5 本章小结
• 第4章 光纤陀螺数据处理方法
• 4.1 平滑滤波
• 4.2 卡尔曼滤波
• 4.2.1 卡尔曼滤波原理
• 4.2.2 卡尔曼滤波方程
• 4.3 小波滤波算法
• 4.3.1 小波变换的特点
• 4.3.2 小波变换的原理
• 4.3.3 小波基选择的原则
• 4.4 三种滤波方法在寻北解算中的比较
• 4.5 本章小结
• 第5章 光纤陀螺寻北系统误差补偿方案
• 5.1 光纤陀螺常值漂移补偿方案
• 5.1.1 光纤陀螺常值漂移补偿实验
• 5.1.2 陀螺漂移补偿结果分析
• 5.2 消除有害纬度信息补偿方案
• 5.2.1 有害纬度信息补偿实验
• 5.2.2 有害纬度信息补偿结果分析
• 5.3 抑制转位误差的补偿方案
• 5.3.1 转位误差补偿实验
• 5.3.2 实验结果分析
• 5.4 随机噪声补偿方案
• 5.4.1 随机漂移补偿实验
• 5.4.2 实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢