基于光纤陀螺单轴旋转罗经算法的研究与实现

摘要

随着光纤陀螺仪的日益成熟，基于光纤陀螺仪的捷联式罗经系统由于其独特的优势，正广泛应用于军用和民用产品中。本文以实际工程应用为背景，在系统成本增加有限的情况下，将旋转自动补偿技术应用到捷联光纤罗经系统中来，对旋转式捷联光纤罗经系统的关键技术进行了研究，对实际的原理样机进行了相关导航试验。
　　 本文所做的工作主要如下:
　　 1.探讨了捷联光纤罗经系统的基本结构和工作原理，对捷联导航算法进行了分析包括初始对准、姿态、速度和位置计算，对惯性元件误差进行了分析并建立误差模型，描述了捷联光纤罗经系统的误差模型。
　　 2.研究了旋转式捷联惯性导航系统的误差抑制机理，分析了单轴旋转式捷联光纤罗经系统的误差补偿原理并提出其系统误差模型。分析了常见的误差源在旋转式捷联光纤罗经系统中的误差效应包括标度因数误差、安装误差、尺寸效应误差等。研究了单轴旋转的二位置转动方案和四位置转动方案。设计了旋转式捷联光纤罗经系统中的罗经状态和方位仪状态算法，建立了数学仿真模型，并进行了相关仿真实验。
　　 3.设计了导航软件包括转位控制、罗经和方位仪状态下的导航解算、显示控制等功能。完成了实际原理样机的相关导航实验，包括标定实验、模拟台实验、摇摆台实验、跑车实验等，并对实验的结果进行了分析与说明，通过这些实验为系统以后的进一步改进奠定了基础。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 惯性导航概述

1．2 光纤陀螺的发展与现状

1．3 基于光纤陀螺仪的捷联式罗经技术发展

1．4 论文的内容编排及主要工作

第二章 捷联光纤罗经系统的原理及误差研究

2．1 引言

2．2 捷联光纤罗经系统的基本结构

2．3 常用坐标系及变换关系

2．3．1 常用坐标系定义

2．3．2 各坐标系之间的转换关系

2．4 捷联光纤罗经系统的导航计算

2．4．1 初始对准

2．4．2 姿态计算

2．4．3 速度计算

2．4．4 位置计算

2．5 捷联光纤罗经系统的误差分析

2．5．1 惯性元件误差建模

2．5．2 捷联光纤罗经系统的误差模型

2．6 本章小结

第三章 单轴旋转式捷联光纤罗经关键技术研究

3．1 引言

3．2 旋转式捷联导航系统的误差抑制机理

3．3 旋转式捷联光纤罗经系统的结构和原理

3．3．1 旋转式捷联光纤罗经系统的结构

3．3．2 旋转式捷联光纤罗经系统的误差补偿原理

3．3．3 旋转式捷联光纤罗经系统误差模型

3．4 旋转式捷联光纤罗经系统的误差效应研究

3．4．1 标度因数误差效应

3．4．2 安装误差效应

3．4．2 转位运动引起的加速度计组件尺寸效应

3．5 单轴旋转方案分析

3．5．1 单轴系统转轴方位的选取

3．5．2 单轴两位置转动方案

3．5．3 单轴四位置转动方案

3．6 旋转式捷联光纤罗经系统的算法研究

3．6．1 旋转式捷联光纤罗经系统算法流程

3．6．2 罗经状态导航算法

3．6．3 方位仪状态导航算法

3．7 旋转式捷联光纤罗经系统的数学仿真

3．7．1 系统数学仿真模型

3．7．2 仿真实验设计

3．7．3 仿真条件

3．7．4 仿真结果与分析

3．8 本章小结

第四章 单轴旋转式捷联光纤罗经系统样机实验

4．1 引言

4．2 样机结构和实验方案

4．3 标定实验

4．4 模拟台实验

4．4．1 静态实验

4．4．2 动态态实验

4．4．3 静态长时间实验

4．4．4 模拟台实验总结

4．5 摇摆台实验

4．5．1 双轴摇摆实验

4．5．2 三轴摇摆实验

4．5．3 摇摆长时间实验

4．6 跑车实验

4．6．1 车载静态和车载运动粗对准试验

4．6．2 长时间跑车试验

4．7 方位仪实验

4．8 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

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