双轴旋转式光纤惯导调制误差分析与标定技术

摘要

旋转式惯导系统指通过对IMU惯性测量组件进行合理的转位运动把惯性器件误差引起的测量误差调制为三角函数形式致使积分后引起的系统误差不再随时间累加，从而实现高精度导航目的。本文主要分析了双轴旋转式光纤惯导系统旋转调制过程中引入的部分调制误差源对惯导精度影响和研究提出了双轴转台现场标定方案。本文研究内容均建立在对旋转式光纤惯导实验中发现的问题。主要内容有：
　　首先简述了双轴旋转调制技术的基本调制原理、旋转调制方案设计的基本原则，由于转位运动的引入致使旋转式惯导系统不同于常规惯导仅需分析惯性器件安装误差、标度因数误差源等的影响，还需分析额外调制误差项的影响，包括惯性器件误差项与转速耦合项；IMU测量组件相对载体、转位装置存在安装偏差项；转位装置上码盘测角误差项；加速度计二阶非线性误差耦合旋转运动项。
　　其次为实现双轴旋转式惯导长续航、高精度导航要求，提出了双轴十二位置现场标定方案，通过合理绕双轴翻转IMU惯性测量组件，激励出不同的惯性器件误差项，建立标定误差方程组，对方程组进行求解，完成标定。本方案具有标定时间短、不依赖三轴转台、低成本等优势。
　　最后对双轴旋转调制方案进行静态导航计算机仿真实验，验证了双轴旋转调制技术理论可行性，为了更进一步验证双轴调制技术，分别利用实验室双轴旋转式惯导样机进行了实验室环境下的静态导航试验、松花江上动态导航试验。按照本文提出的标定方案完成翻转标定实验，验证了双轴十二位置翻转现场标定技术的可行性，并且通过对比分别补偿了三轴转台传统标定结果与双轴十二位置翻转标定结果的惯导静态导航试验，经过对实验数据的分析，得出双轴十二位置翻转现场标定方案能基本完成标定。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2 光纤陀螺发展现状

1.3旋转式惯导发展现状

1.4课题研究内容及安排

第2章 捷联惯导系统的误差基本方程

2.1惯导相关坐标系

2.2惯性测量组件误差模型

2.3捷联惯导系统误差方程

2.4本章小结

第3章 双轴旋转调制导航误差分析及补偿

3.1双轴旋转式惯导调制基本原理

3.2 双轴旋转调制方案设计依据

3.3 IMU旋转引入的锯齿波速度误差

3.4 IMU安装偏差对双轴旋转调制技术效果的影响

3.5转台码盘误差对导航精度的影响

3.6加速度计二阶非线性误差对调制精度影响

3.7本章小节

第4章 双轴旋转式惯导标定技术

4.1惯导系统标定

4.2 双轴十二位置标定方案

4.4本章小结

第5章 双轴旋转式惯导系统仿真与实验

5.1双轴旋转式惯导介绍

5.2 双轴旋转调制系统导航仿真与实验

5.3双轴现场标定技术实验

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢