恒速偏頻-機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案可行性研究.pdf

1、激光陀螺快速尋北系統(tǒng)、激光陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)完全自主、全天候工作和精度高的技術(shù)優(yōu)勢，使其在民用、軍事等領(lǐng)域的研究不斷深入，應(yīng)用不斷拓展。
　　論文面向高精度快速定向?qū)Ш綉?yīng)用背景，研究同時(shí)具備高精度快速尋北、高精度慣性導(dǎo)航功能的激光陀螺捷聯(lián)慣性系統(tǒng)技術(shù)方案。基于實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的高精度恒速偏頻激光陀螺尋北系統(tǒng)樣機(jī)，針對(duì)提高系統(tǒng)性價(jià)比、提高初始對(duì)準(zhǔn)精度與快速性和抑制純慣導(dǎo)誤差等技術(shù)需求，深入研究恒速偏頻/機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案的可

2、行性，主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　（1）分析了四種可能的尋北導(dǎo)航一體化備選方案：方案一恒速偏頻激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案，方案二恒速偏頻模式尋北與機(jī)械抖動(dòng)模式導(dǎo)航的尋北導(dǎo)航一體化方案、方案三單/雙恒速偏頻激光陀螺尋北與機(jī)抖激光陀螺慣導(dǎo)的一體化方案和方案四恒速偏頻/機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案。討論了不同方案需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。
　?。?）提出恒速偏頻/機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化系統(tǒng)的初始對(duì)準(zhǔn)算法，解決了方案四恒速偏頻/

3、機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案的關(guān)鍵技術(shù)問題。增加一個(gè)不隨偏頻機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的固定在基座上的機(jī)械抖動(dòng)偏頻激光陀螺，抑制了沿恒速偏頻旋轉(zhuǎn)軸方向的陀螺標(biāo)度因數(shù)誤差造成的姿態(tài)誤差積累。對(duì)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù) Cbgb精確標(biāo)校，分別采用5狀態(tài)、7狀態(tài)和11狀態(tài)的卡爾曼濾波器進(jìn)行初始對(duì)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：對(duì)于恒速偏頻/機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化系統(tǒng)，Cbgb精確標(biāo)校后水平姿態(tài)角波動(dòng)幅度從10角秒(1σ)減小到3角秒(1σ)，5狀態(tài)、7狀態(tài)和11狀態(tài)的卡爾曼濾波算

4、法不僅能有效地減小方位角周期性波動(dòng)幅度，且10min精度優(yōu)于10角秒(1σ)；且對(duì)于低采樣頻率，11狀態(tài)的卡爾曼濾波算法能達(dá)到10min方位角優(yōu)于10角秒(1σ)的精度。
　?。?）對(duì)比分析了方案三單/雙恒速偏頻激光陀螺系統(tǒng)尋北算法的主要問題。該方法雖然無需轉(zhuǎn)臺(tái)附加的精密測角儀器，從陀螺輸出信號(hào)中提取出轉(zhuǎn)臺(tái)角度信息，抑制了測角誤差對(duì)初始對(duì)準(zhǔn)精度的影響，降低了系統(tǒng)的成本，但實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：在基于正交檢測的單恒速偏頻激光陀螺尋北過程中，

5、由于不能補(bǔ)償轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)存在錐動(dòng)和周期性轉(zhuǎn)速不均勻引起的方向敏感誤差，八位置尋北航向角精度只能達(dá)到3.7687度(1σ)，對(duì)于單位置重復(fù)性不好，精度只能達(dá)到1.42角分(1σ)；在基于正交檢測的雙恒速偏頻激光陀螺尋北過程中，雖然可以部分補(bǔ)償由于轉(zhuǎn)臺(tái)周期性轉(zhuǎn)動(dòng)不均勻與測角誤差耦合的方向敏感誤差，但是尋北精度仍不高，航向角精度只能達(dá)到22角分(1σ)，對(duì)于單位置重復(fù)性不好，航向角求解值與真實(shí)值之間相差較大，精度只能達(dá)到1.24角分(1σ)，從而

6、排除了方案三。
　?。?）對(duì)比研究了方案一、方案二與方案四三種尋北導(dǎo)航一體化方案的導(dǎo)航算法與可行性。分析了三種尋北導(dǎo)航一體化方案的純慣導(dǎo)主要誤差因素?；诟呔群闼倨l激光陀螺尋北系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明：方案一恒速偏頻激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案、方案二恒速偏頻模式尋北與機(jī)械抖動(dòng)模式導(dǎo)航的尋北導(dǎo)航一體化方案均不可行；方案四恒速偏頻/機(jī)抖激光陀螺尋北導(dǎo)航一體化方案是可行的，靜基座條件下，中長時(shí)間導(dǎo)航，純慣性導(dǎo)航精度能