單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的誤差建模與補(bǔ)償.pdf

1、隨著旋轉(zhuǎn)調(diào)制技術(shù)近年來在光纖慣導(dǎo)系統(tǒng)中的逐步應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)逐漸成為導(dǎo)航領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了提高單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的導(dǎo)航性能，論文針對單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在應(yīng)用中存在的誤差體系評價、誤差補(bǔ)償方法及初始對準(zhǔn)方案等展開了深入的分析和研究工作，對光纖旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的應(yīng)用和推廣具有較好的參考價值。
　　本文首先針對慣性器件的誤差特性進(jìn)行了深入分析。光纖陀螺作為單軸旋轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中的核心傳感器，其輸出誤差直接影響系統(tǒng)

2、的導(dǎo)航性能。由于光纖陀螺的確定性誤差特性明確，而隨機(jī)誤差特性較為復(fù)雜，因此本文對光纖陀螺隨機(jī)誤差特性進(jìn)行了深入分析。通過對光纖陀螺隨機(jī)誤差特性評價方法的分析，得出 Allan方差分析法中的傳統(tǒng)隨機(jī)誤差擬合方法存在較大誤差。針對此問題，設(shè)計了一種基于模型辨識的Allan方差擬合方法。首先辨識陀螺隨機(jī)誤差模型，然后根據(jù)所建模型擬合計算各項(xiàng)隨機(jī)誤差系數(shù)，提高了光纖陀螺隨機(jī)誤差分析的精度，為慣性元器件隨機(jī)誤差補(bǔ)償提供了基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步提高單軸旋

3、轉(zhuǎn)光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的精度，對系統(tǒng)誤差特性進(jìn)行了深入分析。推導(dǎo)了旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差傳播方程，分析了單軸旋轉(zhuǎn)對慣性測量組件各項(xiàng)確定性誤差的調(diào)制效果，并通過仿真驗(yàn)證了理論分析的正確性。通過分析，單軸旋轉(zhuǎn)不能完全調(diào)制所有慣性元器件的確定性誤差，因此標(biāo)定方案的精度直接影響了系統(tǒng)的定位精度。因此，考慮到影響標(biāo)定的主要因素，論文針對標(biāo)定轉(zhuǎn)臺設(shè)備在長時間使用中累積產(chǎn)生誤差的情況下設(shè)計了一種更適用的IMU標(biāo)定方案。建立了含有轉(zhuǎn)臺水平失準(zhǔn)誤差的標(biāo)定模型，并將

4、其中的標(biāo)度因數(shù)誤差模型由常值細(xì)化為多項(xiàng)式，同時考慮到慣性元器件隨時間發(fā)散的誤差特性，設(shè)計了一套新的標(biāo)定流程和方案。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新標(biāo)定方案有效提高了標(biāo)定精度。初始對準(zhǔn)是慣導(dǎo)系統(tǒng)中必不可少的步驟，初始對準(zhǔn)的誤差直接隨時間累積在導(dǎo)航定位誤差中。為了降低初始對準(zhǔn)誤差，并充分利用單軸旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)的優(yōu)勢，采用了兩位置轉(zhuǎn)停粗對準(zhǔn)方案。由于旋轉(zhuǎn)慣導(dǎo)系統(tǒng)中轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)的引入，導(dǎo)致在初始對準(zhǔn)過程中引入了轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)位誤差。因此，論文建立了轉(zhuǎn)位誤差擴(kuò)維的非線性初始對準(zhǔn)誤