一种基于挠性陀螺的高精度寻北仪研究

摘要

陀螺寻北仪是一种高精度的惯性系统，它能适应多种环境，在静态下自动标定出载体方位，是一种自主式的定向系统。
　　在工程应用中，如何满足寻北精度、寻北时间、成本、体积、重量、环境适应性等复杂要求，是对每一个工程技术人员的考验。而在确定了寻北仪的硬件设计后，如何根据指标要求尽可能的提高寻北精度是值得深入探讨的。
　　为了研制出高精度的寻北仪，需要对引起寻北误差的因素进行详细的分析，并对此进行有针对性地消除和补偿。除此以外，还应该根据实测的陀螺数据对寻北方式进行优化设计，充分发挥陀螺性能，提高寻北精度。
　　本文针对上述问题,进行了理论问题包括寻北方案研究、传感器模型研究、误差分析与参数估计等等的研究：
　　本文简述了陀螺寻北仪的工作原理，对陀螺寻北的方法进行了讨论。详细介绍和分析了在陀螺寻北仪中常用的几种寻北方案：连续转动方案、四位置寻北方案、二位置寻北方案和三位置寻北方案，并在三位置寻北方案的基础上研究了一种优化的寻北方案，该方案通过大量的静态陀螺漂移试验确定了工程上的优化设计,经过多次寻北消除随机误差，提高寻北精度。
　　软硬件和结构的设计是研制高精度寻北仪的关键技术，本文介绍了寻北仪设计中通常选用的各类陀螺仪，并对本课题中选用的挠性陀螺的原理进行了详细的介绍，从寻北仪各功能电路、结构组成以及软件方面阐述了寻北仪样机的设计实现，其中详细介绍了与寻北仪精度密切相关的陀螺电路的参数设计。
　　由于寻北仪系统在结构加工、安装、使用等各环节都不可避免的存在误差，本文阐述了引起寻北误差的各项误差源，并对此进行了详细的分析，确定引起寻北误差最主要的因素是陀螺的漂移和寻北仪转动机构的稳定性，对此采用了温度补偿和线性度补偿对误差进行了有针对性地消除和补偿。
　　最后，本文对按照寻北方案和误差分析研制出的工程样机进行了一系列验证试验，根据试验结果，验证了本课题提出的寻北仪研制方案的可行性和正确性。

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第一章 绪 论

1.1 寻北技术的发展

1.2 本文主要工作

1.3 本论文的结构安排

第二章 寻北方案研究和应用

2.1 寻北原理及常用寻北方案

2.2 基于三位置寻北方案的精寻北方案研究

2.3 本章小结

第三章 寻北仪系统设计与实现

3.1 寻北仪硬件

3.2 寻北仪软件

3.3 本章小结

第四章 误差分析及补偿

4.1 陀螺和加速度计误差对寻北仪的影响

4.2 寻北仪转动机构误差

4.3 物理量误差

4.4 寻北仪误差补偿

4.5 本章小结

第五章 寻北仪试验结果分析及参数修正

5.1 寻北仪准备时间

5.2 单位置测量时间

5.3 电机低力矩参数试验

5.4 寻北仪精度试验

5.5 寻北仪环境试验

5.6 本章小结

第六章 结论

6.1 本文的完成工作

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献