光纤IMU误差标定及温度补偿技术的研究与实现

论文摘要

在光纤捷联惯导系统中,光纤惯性测量单元(IMU)的测量误差是影响惯性导航系统精度的重要因素。建立IMU误差模型,利用误差补偿算法求取误差参数,在导航解算中加以补偿,可以有效提高系统的导航精度。本文在研究光纤陀螺国军标测试方法的基础上,总结了光纤陀螺主要性能指标的分类、意义及测试方法,并对实际光纤陀螺组件进行了较全面的性能测试,为研究光纤IMU误差标定技术与光纤陀螺温度补偿技术提供理论依据和实测数据。本文针对常规位置标定算法可扩展性差,无法充分利用冗余标定数据的问题,提出了多位置融合算法(MPFA);针对常规速率标定算法不能辨识陀螺零偏,并且光纤陀螺(FOG)输出又受温度影响的问题,提出了自适应递推最小二乘算法(ARLS)。同时,将以上标定算法与计算机软件开发技术相结合,利用VC开发了一套光纤捷联惯导系统标定测试软件。为了减小温度漂移对光纤陀螺输出的影响、提高其精度,本文以光纤陀螺静态温度实验为基础,深入研究了光纤陀螺温度补偿技术。一方面,研究了基于多项式的温度补偿技术,建立了光纤陀螺温度漂移的多项式模型;另一方面,在对传统BP神经网络改进的基础上,利用改进算法对FOG温度漂移进行辨识。通过大量温度实验对上述两种温度补偿方法的有效性进行验证。最后,本文通过实际光纤捷联惯导系统的静态和转动实验,进一步证明了本文提出的光纤IMU误差标定技术与光纤陀螺温度补偿技术能有效提高导航精度,具有重要的工程意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 光纤陀螺的发展概况
• 1.2.1 光纤陀螺的工作原理
• 1.2.2 光纤陀螺的最新进展
• 1.2.3 光纤陀螺的应用
• 1.3 光纤捷联惯导系统的特点和发展
• 1.3.1 光纤陀螺惯导系统的特点
• 1.3.2 光纤陀螺惯导系统的发展状况
• 1.4 论文研究的背景和意义
• 1.5 论文的研究内容和组织结构
• 第二章 光纤陀螺性能测试
• 2.1 引言
• 2.2 FOG 性能指标分类及测试方法
• 2.2.1 静态测试性能指标及测试方法
• 2.2.2 动态测试性能指标及测试方法
• 2.2.3 环境测试性能指标及测试方法
• 2.3 实际光纤陀螺组件性能测试
• 2.3.1 静态性能指标测试结果
• 2.3.2 动态性能指标测试结果
• 2.3.3 环境性能指标测试结果
• 2.4 小结
• 第三章 光纤IMU 误差标定技术研究
• 3.1 引言
• 3.2 光纤IMU 误差分析
• 3.3 位置标定
• 3.3.1 常规六位置标定算法
• 3.3.2 MPFA 标定算法
• 3.3.3 两种位置标定算法比较
• 3.4 速率标定
• 3.4.1 常规速率标定算法
• 3.4.2 ARLS 标定算法
• 3.4.3 两种速率标定算法比较
• 3.5 小结
• 第四章 光纤陀螺温度补偿技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 光纤陀螺温度漂移误差分析
• 4.3 温度漂移的抑制方法
• 4.4 光纤陀螺惯测组件温度实验
• 4.4.1 实验设计
• 4.4.2 温度实验过程
• 4.5 基于多项式的温度漂移补偿技术
• 4.5.1 回归分析法在FOG 温度漂移补偿中的应用
• 4.5.2 在工程中的实时补偿应用
• 4.6 基于BP 神经网络的温度漂移补偿技术
• 4.6.1 神经网络的基本结构
• 4.6.2 BP 神经网络改进算法
• 4.6.3 温度实验与补偿结果分析
• 4.7 小结
• 第五章 光纤惯导标定平台实现与系统测试
• 5.1 引言
• 5.2 光纤惯导标定平台设计
• 5.2.1 光纤惯导标定平台结构设计
• 5.2.2 光纤惯导标定平台软件设计
• 5.3 光纤惯导标定平台实现
• 5.3.1 MPFA 标定技术实现
• 5.3.2 ARLS 标定技术实现
• 5.3.3 导航自检技术设计
• 5.3.4 Win32 API 串口通讯的多线程技术研究与实现
• 5.4 光纤惯导标定平台测试
• 5.5 系统测试
• 5.5.1 静态测试
• 5.5.2 转动测试
• 5.6 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间研究成果及发表学术论文