1、針對(duì)利用慣性裝置測(cè)量船體變形,本文提出了基于光纖捷聯(lián)慣性裝置測(cè)量船體變形角的方法。由于角速度信息是直接反應(yīng)船體變形角的變量,因此將兩套光纖陀螺輸出的角速度信息的差值作為卡爾曼濾波器量測(cè)方程的輸入量,利用卡爾曼濾波技術(shù)估計(jì)船體變形角。建立了卡爾曼濾波模型,通過(guò)理論仿真并進(jìn)行實(shí)船海上試驗(yàn)。仿真和實(shí)船試驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了該方法的有效性,為進(jìn)一步研究利用慣性裝置測(cè)量船體變形技術(shù)打下基礎(chǔ)。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先,簡(jiǎn)單介紹了基于角速度匹

2、配測(cè)量船體變形的基本原理,并對(duì)利用慣性裝置測(cè)量船體變形技術(shù)中用到的一些基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行了相關(guān)的介紹。針對(duì)測(cè)量船體變形角的方法,重點(diǎn)研究了基于角速度匹配測(cè)定船體形變的兩種方法:卡爾曼濾波法和迭代算法。給出了卡爾曼濾波法測(cè)量船體變形的濾波模型;推導(dǎo)了迭代算法的計(jì)算船體變形角的計(jì)算過(guò)程。進(jìn)行理論仿真并對(duì)比分析了這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn),仿真結(jié)果顯示兩種算法都可以對(duì)船體變形角進(jìn)行估計(jì);迭代算法受陀螺漂移等誤差因素影響較大,且存在誤差累積;卡爾曼濾波算法可

3、以有效濾除陀螺漂移等干擾因素,實(shí)現(xiàn)船體變形角的最優(yōu)估計(jì)。
　　其次,研究了影響船體變形測(cè)量精度的因素,并分析了船體動(dòng)態(tài)變形角模型中系數(shù)的選擇及考慮準(zhǔn)靜態(tài)變量的船體變形角的測(cè)量模型。另外,在實(shí)際測(cè)量船體變形的試驗(yàn)中,發(fā)現(xiàn)光纖陀螺的晶振隨著時(shí)間的推移,會(huì)出現(xiàn)晶振漂移,造成變形測(cè)量系統(tǒng)所采集的兩套光纖捷聯(lián)慣性裝置之間的試驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)間不同步,這在很大程度上影響變形測(cè)量系統(tǒng)的精度。為了解決這個(gè)問(wèn)題,提出了采用GPS秒脈沖馴服陀螺晶振的方案,抑

4、制陀螺晶振的漂移,提高變形測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量精度。此外還分析了光纖陀螺的采樣頻率對(duì)測(cè)量船體變形角精度的影響,提高采用頻率有利于提高變形系統(tǒng)的測(cè)量精度。
　　最后,針對(duì)變形測(cè)量系統(tǒng)以及艦船自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),以實(shí)驗(yàn)室自研的光纖捷聯(lián)裝置為主體測(cè)量?jī)x器設(shè)計(jì)了海上航行試驗(yàn)方案,并進(jìn)行了海上航行試驗(yàn)。海上試驗(yàn)驗(yàn)證了變形測(cè)量方案以及變形測(cè)量系統(tǒng)的有效性。海上試驗(yàn)的結(jié)果表明:船體變形與艦船的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相關(guān),變形角受艦船的航行狀態(tài)影響較大。船體動(dòng)態(tài)變形角體