旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、隨著光纖陀螺相關技術的成熟,以光纖陀螺為基礎構建的捷聯(lián)慣導系統(tǒng)將越來越多的應用于航空、航天、航海以及陸用導航設備中。從慣導系統(tǒng)發(fā)展的趨勢上看,捷聯(lián)慣導系統(tǒng)必將取代老舊的平臺慣導系統(tǒng),這給光纖陀螺及其組成的光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的發(fā)展提供了重要的歷史機遇。在現(xiàn)有的光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的基礎上,采用旋轉調制技術,對提高光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的精度具有十分重要的意義。本文對旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的幾個關鍵技術進行了深入研究,并以實驗室自行研制的光纖陀螺及其組成的

2、捷聯(lián)慣導系統(tǒng)為基礎,加之轉位機構組成旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng),進行了相關試驗驗證。
　　論文首先介紹了旋轉調制技術的基本原理,分析了單軸旋轉調制只能自動補償與旋轉軸垂直方向上的慣性器件誤差,不能自動補償旋轉軸方向上的慣性器件誤差,在此基礎上,提出了將IMU傾斜安裝的改進單軸旋轉方案,從原理上分析了該方案能夠完全消除三個方向上的慣性器件誤差,給出了仿真分析。
　　給出了轉位機構的轉動模型,將轉位機構的角加速度考慮到轉位機構的轉動模型

3、中,在此基礎上詳細推導了單軸連續(xù)旋轉、持續(xù)正反轉旋轉、大于360°四位置轉停方案、小于360°四位置轉停方案以及小于360°的改進四位置轉停方案的誤差傳播特性,并對各轉位方案進行了仿真分析。比較研究了幾種單軸旋轉調制方案,選擇了最佳的轉位方案,在此基礎上,研究了轉位機構的角加速度、調制角速度、停止時間的參數(shù)設置,并進行了仿真分析。
　　研究了旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的兩種基本解算結構,推導了轉位機構誤差在兩種解算結構下的誤差傳播特性,通

4、過對比分析,選擇了角度調制型解算結構;在此基礎上,分析了轉位機構信息與光纖陀螺信息的時間同步性問題,推導了延遲時間對旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng)姿態(tài)誤差的影響,給出了一種延遲時間的測量方法和補償策略,并進行了相關試驗驗證;分析了轉位機構啟動過程角加速度對光纖陀螺的影響,將角加速度和角加速度的導數(shù)項擴展到光纖陀螺的靜態(tài)誤差模型中,對角加速度進行了補償,并進行了相關試驗驗證。
　　介紹了FOG的隨機誤差模型、靜態(tài)誤差模型、加速度計的靜態(tài)誤差模型

5、。研究了一種智能優(yōu)化算法:人工魚群算法;利用AFSA對光纖陀螺的隨機漂移進行了建模,得到了很好地建模效果;在無高精度轉臺的環(huán)境中,以IMU的加速度和角速度模方為觀測,利用AFSA對IMU的靜態(tài)誤差參數(shù)進行辨識,提出了參數(shù)分步擬合、交叉迭代的IMU參數(shù)辨識算法流程,在人工魚群迭代過程中實行人工魚二次初始化的優(yōu)化思想,并對其進行了仿真分析,得到了很好地擬合效果;在此基礎上,以實驗室自行研制的FOGSINS為平臺,利用AFSA對IMU參數(shù)進行

6、擬合,分別進行了靜態(tài)導航試驗、旋轉調制導航試驗,試驗結果均表明,該方法得到IMU誤差參數(shù)能夠滿足高精度導航系統(tǒng)的要求,是一種行之有效的IMU參數(shù)辨識方法,具有十分重要的現(xiàn)實意義。
　　最后,以實驗室自行研制的高精度FOGSINS為基礎,結合單軸速率位置轉臺構成旋轉式捷聯(lián)慣導系統(tǒng),設計了幾種旋轉調制方案,分別進行了載體航向誤差分析和定位誤差分析,驗證了系統(tǒng)調制方案的有效性,試驗結果證明了單軸旋轉調制能夠有效提高慣導系統(tǒng)的定位精度,在