惯性寻北仪寻北方案探讨

摘要

介绍了解析式陀螺寻北仪的工作原理，对陀螺寻北方法进行了讨论，提出并分析了提高寻北精度、缩短寻北时间的方法。寻北仪是由陀螺仪和机械及电路组件组成的。陀螺仪和机械组件用来完成惯性测量，电路组件最终完成陀螺仪的信号采集并解算出方位角。本文用调平的转台替代寻北仪中的机械组件，来完成转位等工作；单片机等构成的采数板将完成陀螺仪的信号采集，并将采集的数据传送至上位计算机，上位计算机完成数据的处理，并最终解算出方位角。 寻北要用陀螺仪感测地球的自转，由于地球自转的角速率很小，因此，消除陀螺仪的常值误差、随机漂移等各种误差是提高寻北精度的关键技术。本文从理论角度分析、比较和探讨了目前常用的寻北方法(两位置和三位置法)，提出四位置和六位置寻北方法以及相应的改进寻北方法。最后有针对性的做了各种算法的对比试验。结果表明，新提出的寻北方法对提高寻北精度的有效性，同时改进寻北方法在给定的时间内能完成更多次的寻北，相当于缩短了寻北时间。

目录

文摘

英文文摘

第一章导论

1.1概述

1.2课题背景

1.3国内外发展现状

1.4吊丝式陀螺寻北简介

小结

第二章陀螺寻北的工作原理及误差分析

2.1解析式陀螺寻北的工作原理

2.1.1寻北方程的推导

2.2姿态调平状态的寻北

2.3动力调谐陀螺寻北仪的误差分析

2.3.1动力调谐陀螺寻北仪及再平衡回路

2.3.2误差分析

小结

第三章几种寻北方式

3.1单位置寻北

3.1.1工作原理

3.1.2存在的主要误差

3.1.3特点

3.2两位置寻北

3.2.1工作原理

3.2.2存在的主要误差

3.2.3特点

3.3三位置寻北

3.3.1 工作原理

3.3.2存在的主要误差

3.3.3特点

3.4四位置寻北

3.4.1 工作原理

3.4.2存在的主要误差

3.4.3特点

3.5六位置寻北

3.5.1工作原理

3.5.2存在的主要误差

3.5.3特点

小结

第四章提高寻北精度和缩短寻北时间的方法

4.1改进的两位置寻北方法

4.2改进的四位置寻北方法

4.2.1调整转位顺序有利于减少常值漂移的趋势项误差

4.2.2适应对寻北时间有特殊要求的场合

小结

第五章陀螺寻北原理试验装置的硬件设计

5.1概述

5.2陀螺再平衡电路及V/F转换

5.3测频率单元

5.4主控单片机

5.5工作协调步骤

5.6其它内容

小结

第六章陀螺寻北原理试验装置的软件设计

6.1概述

6.2测量频率(计数)的方法

6.3主控单片机

6.4上位计算机的数据采集

6.4.1数据解算

6.4.2其它内容

小结

第七章寻北测试及试验结果

7.1试验目的

7.2试验装置

7.3测量时间的选择

7.4试验测量步骤

7.5陀螺刻度系数的标定

7.5.1标定方法

7.5.2标定过程

7.5.3标定结果

7.6常温下各种寻北方法的试验

7.6.1两位置寻北

7.6.2三位置寻北

7.6.3四位置寻北

7.6.4六位置寻北

7.7低温下各种寻北方法的试验

7.7.1两位置寻北

7.7.2三位置寻北

7.7.3四位置寻北

7.7.4六位置寻北

7.7.5低温试验小结

7.8高温下各种寻北方法的试验

7.8.1两位置寻北

7.8.2三位置寻北

7.8.3四位置寻北

7.8.4六位置寻北

7.8.5高温试验小结

7.9温度变化对寻北的影响

7.10改进的四位置寻北

7.10.1常温测试

7.10.2低温测试

7.10.3高温测试

7.10.4温度变化的影响

7.11全方寻北位对比试验

小结

第八章总结

8.1本文的主要工作如下

8.2作者在本论文的主要贡献如下

8.3展望

完成的科研任务、奖励及发表的论文

参考文献

致谢

附录1工厂颁发的《荣誉证书》内页复印件

附录2中国兵器工业集团公司颁发的《荣誉证书》内页复印件

附录3发表文章的刊物目录复印件1

附录4发表文章的刊物目录复印件2