激光陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)若干關(guān)鍵技術(shù)及應用研究.pdf

1、先進的慣性技術(shù)水平是衡量一個國家軍事實力的重要標志，可以說沒有先進的慣性技術(shù)就沒有先進的軍事裝備。慣性導航系統(tǒng)具有完全自主、不受干擾、實時輸出載體姿態(tài)、位置、速度等各種導航信息的優(yōu)點，因此在軍民用領(lǐng)域得到各國高度重視和廣泛應用。
　　進入二十一世紀后，國外激光陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)（Ring Laser Gyro Inertial Navigation System,LINS）已進入產(chǎn)品工程化階段。而在國內(nèi)，LINS與國際水平還存在

2、一定差距，在一些領(lǐng)域還處于工程化研制應用的初期，我國已通過引進生產(chǎn)線等解決了激光陀螺的生產(chǎn)問題，但如何從器件級（激光陀螺，加速度計等）到系統(tǒng)級，如何解決LINS工程應用中所面臨的惡劣環(huán)境條件的影響，提高其應用精度，推進其在我國的工程化應用進程，具有重要的學術(shù)價值和現(xiàn)實意義。
　　論文的研究與試驗正是基于航天預研項目（編號為：618020704），以及與此相關(guān)的LINS的工程應用要求進行的。
　　論文依據(jù)項目技術(shù)指標要求，設(shè)計

3、了系統(tǒng)總體方案，在完成LINS樣機基礎(chǔ)上，主要圍繞如何解決其在高動態(tài)、不同溫度條件下的工程應用精度問題，通過理論研究和大量工程試驗，對該系統(tǒng)中若干關(guān)鍵技術(shù)進行了深入研究，并對各項研究成果逐項進行了試驗驗證，精度指標滿足背景要求。
　　論文主要研究內(nèi)容如下：
　?、僖罁?jù)預研項目提出的指標，設(shè)計了系統(tǒng)總體方案。
　　首先從系統(tǒng)的角度對技術(shù)指標進行了論證、計算并完成系統(tǒng)總體方案的設(shè)計，提出了設(shè)計實現(xiàn)的技術(shù)難點與關(guān)鍵點，并完成

4、了工程樣機，為關(guān)鍵技術(shù)的研究提供了硬件基礎(chǔ)和研究方向。
　?、诟哳l采樣與圓錐誤差補償研究。
　　從理論上分析了圓錐誤差的產(chǎn)生機理、并重點研究了轉(zhuǎn)動矢量的姿態(tài)算法和三子樣算法；分析了激光陀螺輸出信號的特性及對系統(tǒng)誤差的影響，指出了要解決高動態(tài)問題，首先必須從根本上解決由于整周期采樣導致的信號不同步、采樣頻率低引入的誤差，研究了LMS算法自適應濾波器，設(shè)計了硬件高頻讀出電路和濾波補償軟件，在此基礎(chǔ)上進行圓錐誤差補償，基座搖擺條件

5、下獲得滿意的靜、動態(tài)精度。
　?、跮INS的動態(tài)特性與減振研究
　　研究了LINS在高動態(tài)振動條件下的誤差，研究表明系統(tǒng)重心配置、剛度設(shè)計、減振器的選取是影響系統(tǒng)高動態(tài)條件下應用精度的關(guān)鍵，提出了通過陀螺輸出判斷重心偏移的方法，并通過重新設(shè)計和微調(diào)大大改善了其動態(tài)性能。最后通過實驗檢驗，其在振動條件下定位精度達到120米（6分鐘，10.8g），各種路面跑車試驗定位精度小于1.5海里/小時（CEP）。
　?、芟到y(tǒng)溫度補償

6、
　　針對指標快速反應的要求，研究了系統(tǒng)對溫度的敏感特性及由其導致的漂移誤差，著重研究了系統(tǒng)的溫度補償模型、擬合方法，同時設(shè)計了多個溫度感測點，將陀螺和加速度計的轉(zhuǎn)換過程看作為一個“黑匣子”，做整體補償；并利用神經(jīng)網(wǎng)絡強大的非線性映射能力對輸出參數(shù)進行擬合，使不同溫度下初始對準姿態(tài)精度達到8"以內(nèi)，并將準備與對準時間由原來的15分鐘提高到2分鐘，并從理論和試驗中指出了溫度點的選取是實現(xiàn)有效溫度補償?shù)年P(guān)鍵之一。設(shè)計的實現(xiàn)提高了系統(tǒng)快