光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)在線對(duì)準(zhǔn)及標(biāo)定技術(shù)研究.pdf_第1頁
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1、為了適應(yīng)目前艦船導(dǎo)航系統(tǒng)要求,光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的研究和工程化是面臨的十分關(guān)鍵和迫切的任務(wù)。在已有硬件設(shè)備的基礎(chǔ)上提高導(dǎo)航精度是慣性技術(shù)領(lǐng)域中需研究的課題之一。本文從提高船用光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際需求出發(fā),對(duì)系統(tǒng)在線初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)和標(biāo)定技術(shù)展開研究。主要研究工作包括以下五個(gè)方面:
   1、基于在慣性系選取參考矢量的粗對(duì)準(zhǔn)方法,對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)慣性系對(duì)準(zhǔn)展開了誤差分析。分別推導(dǎo)了陀螺常值漂移和加速度計(jì)零偏與慣性系對(duì)準(zhǔn)精度之間的解析

2、表達(dá)式,并與以往解析對(duì)準(zhǔn)法進(jìn)行了精度對(duì)比分析,為慣性系對(duì)準(zhǔn)法提供理論依據(jù)。分析了慣性系對(duì)準(zhǔn)中兩速度參考矢量采樣點(diǎn)選取對(duì)對(duì)準(zhǔn)精度的影響,推導(dǎo)了參考矢量時(shí)間采樣點(diǎn)的最優(yōu)選取方式。
   2、針對(duì)以往慣性系對(duì)準(zhǔn)法在處理陀螺隨機(jī)噪聲時(shí)存在的不足,對(duì)慣性系對(duì)準(zhǔn)法作了改進(jìn),利用HMMKF濾波器具備實(shí)時(shí)濾除隨機(jī)噪聲地特性,提出一種基于HMMKF濾波的在線初始對(duì)準(zhǔn)方法。對(duì)HMMKF濾波方程進(jìn)行了簡(jiǎn)化,分析了HMMKF的濾噪機(jī)理,與數(shù)字濾波器的對(duì)

3、比研究表明HMMKF濾波實(shí)時(shí)性能保證了初始對(duì)準(zhǔn)的要求。研究了失準(zhǔn)角與慣性器件標(biāo)定誤差之間的關(guān)系,為了使失準(zhǔn)角更充分地反映慣性器件的標(biāo)定誤差,提出一種采用HMMKF濾波的捷聯(lián)慣組六位置快速標(biāo)定方法,并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證了該方法的有效性。
   3、提出一種捷聯(lián)慣導(dǎo)初始對(duì)準(zhǔn)的可觀測(cè)性解析分析法,對(duì)與初始對(duì)準(zhǔn)精度相關(guān)的航向角、縱搖角及橫搖角進(jìn)行了分析和對(duì)比,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了最優(yōu)姿態(tài)的對(duì)準(zhǔn)方式。之后,出于對(duì)殘余失準(zhǔn)角作進(jìn)一步補(bǔ)償?shù)男枰?,?/p>

4、殘余失準(zhǔn)角擴(kuò)充為狀態(tài)變量,提出一種基于速度加殘余失準(zhǔn)角的二次快速自主對(duì)準(zhǔn)方法。推導(dǎo)了引入新狀態(tài)變量后的系統(tǒng)模型和觀測(cè)模型,并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。
   4、根據(jù)IMU不同角位置下慣性器件誤差在地理坐標(biāo)系上投影分量的不同,利用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)位功能,提出一種可自動(dòng)消除不可觀測(cè)狀態(tài)引起對(duì)準(zhǔn)誤差的三位置對(duì)準(zhǔn)方法。推導(dǎo)了最優(yōu)IMU三位置,與以往固定位置、兩位置對(duì)準(zhǔn)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明該方法可有效提高初始對(duì)準(zhǔn)精度。研究了多位置下失準(zhǔn)角估值與慣性器件

5、誤差之間的關(guān)系,提出一種基于單軸旋轉(zhuǎn)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的三位置現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定方法。推導(dǎo)了估計(jì)慣性器件零偏的三位置標(biāo)定方程,并對(duì)最優(yōu)三位置進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
   5、建立基于轉(zhuǎn)動(dòng)四元素的轉(zhuǎn)臺(tái)誤差模型,研究了轉(zhuǎn)臺(tái)的不水平誤差、角位置控制誤差及轉(zhuǎn)動(dòng)軸的非正交誤差對(duì)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)六位置標(biāo)定精度的影響。推導(dǎo)了轉(zhuǎn)臺(tái)誤差與慣性測(cè)量組件標(biāo)定精度之間的關(guān)系。利用三軸轉(zhuǎn)臺(tái)可提供更多轉(zhuǎn)動(dòng)位置的功能,提出一種利用水平失準(zhǔn)角估值反求加速度計(jì)零偏和安裝誤差角的

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