单轴旋转式船载惯导系统误差特性研究

摘要

旋转调制是提高惯导系统精度的关键技术之一。在单轴旋转式惯导系统中，由于结构上的限制，旋转轴方向的器件误差不能被调制，双轴或三轴旋转方案解决了这一问题，却使系统结构变得复杂，并有可能引入新的误差源。因此，如何在不增加系统结构复杂性的基础上提高系统精度，成为人们研究的热点问题。论文在分析单轴旋转式惯导系统误差特性和船载惯导系统误差影响因素的基础上，提出了惯性器件敏感轴非正交安装方法。论文的主要研究工作包括：
　　（1）阐述了单轴旋转式惯导系统的基本理论，分析了单轴旋转对惯性器件误差的调制；求解了器件误差与系统误差之间的解析解，从频域和时域两个角度分析了旋转前后器件误差对位置误差的影响。分析表明，单轴旋转能够调制水平方向的惯性器件误差，使得惯导系统位置误差明显减小。
　　（2）针对单轴旋转中引入转动机构带来的影响，分析了转台测角误差、转台角加速度对旋转调制的影响。分析表明，转台测角误差对航向角误差的影响呈线性变化，转台启动角加速度会在调制过程中产生常值误差项，实际系统中应选择合适的加速时间和转停时间。考虑船载惯导系统的实际工作环境，分析了载体水平角运动对调制效果的影响，理论分析和仿真实验表明，角运动会带来姿态误差，角运动的速度越大，姿态误差越大，角运动的幅值对姿态误差的影响并不大。
　　（3）提出了一种新的惯性器件安装方法，即惯性器件敏感轴非正交安装法。分析表明，通过敏感轴夹角的合理设置，可以同时调制三个方向的惯性器件误差。仿真实验表明，采用非正交安装方法，能够减少船载惯导系统的水平定位误差和速度误差，误差抑制效果与安装角度有关。当选择合适的安装角度时，速度误差最多减小至原来的2/5，位置误差最多减小至原来的1/5。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 论文研究的背景和意义

1.2 国内外发展水平及研究现状

1.3 论文的研究内容与结构安排

第二章 单轴旋转式惯导系统基本理论

2.1惯性器件误差模型

2.2单轴旋转对惯性器件误差的调制

2.3 单轴旋转对惯导系统误差的抑制

2.4 本章小结

第三章 单轴旋转式船载惯导系统误差因素分析

3.1 转台测角误差对旋转调制的影响

3.2 转台角加速度对旋转调制的影响

3.3 载体水平角运动对旋转调制的影响

3.4 本章小结

第四章 惯性器件敏感轴非正交的旋转惯导系统研究

4.1惯性器件敏感轴非正交安装方法

4.2 非正交安装对惯性器件误差的调制

4.3 非正交安装对惯导系统精度的影响

4.4 本章小结

第五章 总结和展望

5.1 本文工作总结

5.2 下一步研究和展望

致谢

参考文献

作者在学期间取得的学术成果