捷联式惯导系统误差标定方法研究

论文摘要

光纤陀螺捷联惯导系统由于具有结构简单、无运动部件、动态范围宽等特点,在导航领域里深受关注,并且发展迅速。光纤陀螺捷联惯导系统研发的关键技术在于惯性仪表技术、初始对准技术以及惯性测量组件的测试与误差补偿技术。本课题以自主研发光纤陀螺捷联惯导系统的研发项目为背景,对光纤陀螺捷联惯导系统的标定测试技术进行了深入研究,并进行了大量实验,取得了良好的效果。论文对以往的标定方法进行了总结,标定技术主要是对SINS的惯性敏感元件加速度计和光纤陀螺仪的基本误差模型参数进行确定。对加速度计和光纤陀螺仪分别建立了静态误差模型,然后基于三轴惯导测试转台利用速率试验、24位置试验、零位修正试验来对误差模型系数进行精确的辨识。从抑制光纤陀螺随机噪声的角度出发,将小波理论与传统的静态标定方法相结合即利用小波分析法对光纤陀螺系统标定的测试数据进行滤波处理,改善了静态误差标定过程中的零位修正试验结果。根据惯性测量组件的物理模型重新推导了光纤陀螺的误差数学模型,在以往所采用的开环标定方法基础上提出了闭环迭代标定方法。将光纤陀螺误差参数的确定放到系统的工作状态下进行。在系统的初始对准过程中解算光纤陀螺的零位漂移,在系统的导航工作状态下进行标度因数和安装误差的迭代解算。根据高精度三轴转台提供的功能和串口协议,设计了自动闭环标定测试系统,实现了标定自动化。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 光纤陀螺捷联惯导系统概述
• 1.2 光纤陀螺仪概述
• 1.2.1 光纤陀螺仪及其特点
• 1.2.2 国内外光纤陀螺的研制现状
• 1.3 捷联惯导系统标定技术概述
• 1.4 课题的研究意义和主要工作
• 第2章 捷联惯导系统标定方法综述
• 2.1 惯性组件的误差数学模型
• 2.1.1 光纤陀螺的主要性能指标
• 2.1.2 误差数学模型
• 2.2 捷联系统三轴转台组合标定试验
• 2.2.1 速率试验
• 2.2.2 位置试验
• 2.2.3 零位误差修正试验
• 2.2.4 误差补偿方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 小波滤波在捷联系统标定中的应用
• 3.1 小波变换
• 3.1.1 小波变换与傅立叶变换的比较
• 3.1.2 小波变换的原理和方法
• 3.1.3 快速小波算法——Mallat算法
• 3.2 小波滤波在静态误差标定中的实际应用
• 3.2.1 小波函数的选取方法研究
• 3.2.2 小波变换阈值滤波方法研究
• 3.2.3 标定试验及结果分析
• 3.3 本章小结
• 第4章 惯性组件的闭环标定方法研究
• 4.1 光纤陀螺零偏的确定
• 4.1.1 初始对准原理及要求
• 4.1.2 东向陀螺漂移解算
• 4.1.3 北向陀螺漂移解算
• 4.1.4 天向陀螺漂移解算
• 4.2 标度因数和安装误差的确定
• 4.2.1 光纤陀螺误差数学模型推导
• 4.2.2 标度因数的初步确定
• 4.2.3 标度因数与安装误差角的精确标定
• 4.3 仿真验证
• 4.3.1 静基座仿真
• 4.3.2 摇摆基座仿真
• 4.4 本章小结
• 第5章 自动闭环标定系统的设计
• 5.1 面向对象程序设计
• 5.2 系统串行接口通信简介
• 5.2.1 串行接口通信
• 5.2.2 上位机与下位机的通信
• 5.3 自动闭环标定系统具体实现
• 5.3.1 陀螺零漂标定
• 5.3.2 陀螺标度因数和安装误差角标定
• 5.4 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