長(zhǎng)航時(shí)高精度捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差抑制技術(shù)研究.pdf

1、新時(shí)期，船舶需要進(jìn)行大海域、長(zhǎng)時(shí)間的航行，完成相關(guān)的任務(wù)。船舶捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)需要為船舶提供航行、操控相關(guān)信息，為船舶搭載的儀器設(shè)備提供參考信息。這就要求船舶捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)具備長(zhǎng)時(shí)間、高精度的自主導(dǎo)航定位能力。木論文從系統(tǒng)算法和系統(tǒng)方案上，研究在導(dǎo)航階段，提高捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)--旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)和阻尼技術(shù)，主要工作有：
　　 首先，介紹了單軸旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的概念，定義旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)系統(tǒng)中的常用坐標(biāo)系，利用單軸轉(zhuǎn)臺(tái)構(gòu)建

2、旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)并對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析。推導(dǎo)出旋轉(zhuǎn)式慣導(dǎo)系統(tǒng)的比力、速度、位置方程，建立了以陀螺和加速度計(jì)誤差為誤差源的姿態(tài)、速度、位置誤差傳播方程。構(gòu)建了旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)靜基座條件下，多誤差源同時(shí)激勵(lì)的系統(tǒng)誤差傳播模型。
　　 其次，通過(guò)旋轉(zhuǎn)式捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播模型，對(duì)誤差抑制技術(shù)的本質(zhì)進(jìn)行解釋，并對(duì)慣性測(cè)量組件(Inenial Measurement Unit，IMU)的常值誤差旋轉(zhuǎn)自補(bǔ)償原理進(jìn)行分析。通過(guò)分析IMU上兩個(gè)

3、對(duì)稱位置誤差的累積效果，討論了旋轉(zhuǎn)對(duì)慣性測(cè)量組件的常值誤差、標(biāo)度因數(shù)誤差、安裝誤差及二次項(xiàng)誤差的抑制情況。隨后，從頻域上分析了多誤差源共同作用的情況下，旋轉(zhuǎn)對(duì)多誤差的全局抑制情況。在上述分析的基礎(chǔ)上，介緇了一種在工程上普遍使用的單軸四位置轉(zhuǎn)停方案，并通過(guò)該方案對(duì)以上分析結(jié)果進(jìn)行仿真研究，驗(yàn)證了上述分析的正確性。
　　 為了對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中陀螺和加速度計(jì)的隨機(jī)誤差分量進(jìn)行補(bǔ)償，引入阻尼誤差抑制技術(shù)。分別對(duì)水平阻尼和方位阻尼的原理、

4、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)進(jìn)行了解釋和設(shè)計(jì)。利用阻尼式慣導(dǎo)系統(tǒng)的信息流程圖，重點(diǎn)分析在外速度阻尼系統(tǒng)中，外速度誤差對(duì)水平失準(zhǔn)角和方位失準(zhǔn)角的影響。開(kāi)拓性地研究了長(zhǎng)周期正弦振蕩形式洋流所導(dǎo)致的外全阻尼慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差，并進(jìn)行了相應(yīng)的模擬仿真實(shí)驗(yàn)分析。
　　 最后，針對(duì)船舶機(jī)動(dòng)或海況變化較大時(shí)外水平阻尼系統(tǒng)誤差振蕩幅度變大的問(wèn)題，提出一種新的設(shè)計(jì)方案，采用阻尼網(wǎng)絡(luò)參數(shù)最優(yōu)調(diào)整方法，根據(jù)實(shí)際的外速度誤差情況，實(shí)時(shí)校正阻尼參數(shù)，使由船舶的機(jī)動(dòng)性或海