捷联惯导系统误差调制技术研究

论文摘要

误差调制技术可以在系统成本增加有限的前提下提高惯导系统的精度,因此在惯性技术领域成为国内外学者研究的热点问题。由于采用旋转机构实现误差调制技术,因此被称为旋转式惯导系统,本文以自行研制的光纤陀螺捷联惯性系统为背景,重点分析单轴旋转式捷联惯导系统的误差源,然后给出单轴旋转方案。首先,给出捷联惯导系统的基本原理,并对误差调制技术进行简单的概述,从捷联惯导系统的误差方程出发说明误差调制技术的本质。在理想情况下,即只存在陀螺漂移和加速度计零偏的情况,分析单轴旋转系统误差调制的基本原理。其次,分析了旋转式捷联惯导系统的误差源。理想情况下惯性器件只存在常值漂移误差,然而在实际的系统中,还有转轴的情况、惯性敏感元件的标定误差、旋转机构的测角精度等一些误差因素,本文对这些误差源对旋转式捷联惯导系统的影响进行分析。在上述分析的基础上,并考虑工程上的实用性,给出了两种简单易行的单轴旋转调制方案。全面分析了利用这两种单轴旋转方案时,惯性器件常值漂移、标度因数误差和安装误差对惯导系统姿态、速度以及定位的影响。然后通过仿真验证了上述分析的正确性。最后,根据前面的理论分析,设计了工程验证实验。利用实验室自行研制的光纤陀螺捷联惯导系统、三轴转台以及单轴位置转台进行误差调制实验,对比相同的实验设备下静态实验结果和误差调制实验结果,对理论分析的结果进行验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 惯性导航系统发展概况
• 1.3 误差调制技术的发展现状
• 1.4 论文的研究内容
• 第2章 捷联惯导系统误差调制基本原理
• 2.1 相关坐标系的定义
• 2.2 捷联惯导系统基本原理
• 2.3 误差调制技术概述
• 2.3.1 误差调制的本质
• 2.3.2 单轴旋转系统误差调制的基本原理
• 2.4 本章小节
• 第3章 旋转式捷联惯导系统误差源分析
• 3.1 转轴情况对误差自动补偿影响
• 3.2 惯性敏感元件标度因数误差
• 3.3 惯性敏感元件安装误差
• 3.4 旋转引起的加速度计的尺寸效应误差
• 3.5 旋转机构测角精度对旋转误差调制的影响
• 3.6 本章小结
• 第4章 误差调制技术的单轴旋转方案研究
• 4.1 单轴旋转系统转轴方位的选择
• 4.2 单轴旋转系统持续正反转方案
• 4.2.1 惯性敏感元件的常值误差
• 4.2.2 惯性敏感元件的标度因数误差
• 4.2.3 惯性敏感元件的安装误差
• 4.2.4 持续正反转方案的计算机仿真
• 4.3 单轴旋转系统四位置转停方案
• 4.3.1 惯性敏感元件的常值误差
• 4.3.2 惯性敏感元件的标度因数误差
• 4.3.3 惯性敏感元件的安装误差
• 4.3.4 四位置方案的计算机仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 单轴旋转式捷联惯导系统实验研究
• 5.1 实验设备介绍
• 5.1.1 自行研制的光纤陀螺捷联惯性系统介绍
• 5.1.2 三轴转台介绍
• 5.1.3 单轴转台介绍
• 5.2 静态实验
• 5.3 正反转方案实验
• 5.4 四位置转停方案实验
• 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