捷联惯性导航系统多传感器冗余技术研究

摘要

本文以研究高可靠性捷联惯性导航系统为背景，提出了采用元件级冗余技术的方案，并研制了一套采用四石英挠性加速度计和四光纤陀螺仪组成的多传感器冗余捷联惯性导航系统，论文从理论和试验双重角度验证了方案的可行性，为元件级冗余技术在捷联惯导系统中的应用奠定了基础，具有一定的工程应用价值。
　　 文章首先就多惯性传感器冗余配置方案进行了研究，讨论了冗余配置原则。本文从增加体积小、投入少、开发周期短、易于实现等方面分析，为四惯性传感器冗余系统设计了斜置配置方案，并从采用该冗余方案对惯导系统可靠度和导航性能的提升两方面做了细致分析。
　　 文章其次研究了多传感器冗余捷联惯性导航系统的性能管理技术，介绍了常见故障类型，讨论了故障检测、识别、隔离及系统重组，重点针对利用残差无法对四传感器冗余系统进行故障识别的问题，提出了单传感器方差识别法和固定机动识别法，成功地解决了上述问题。
　　 文章还研究了多惯性传感器冗余系统的标定技术，建立了引入冗余传感器后各惯性传感器的误差模型，给出了模型参数的标定方法与误差参数的补偿方法，并讨论了有故障情况下的参数补偿问题。
　　 文章还就多惯性传感器冗余系统在各种工作模式下的对准导航性能进行了全面的仿真与试验分析研究，同时介绍了垂直导航算法，通过对各种模式的仿真与试验研究验证了采用多传感器冗余技术的工程可行性。