【摘要】：捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)散式定位誤差是影響系統(tǒng)長時間導(dǎo)航能力的主要因素之一,旋轉(zhuǎn)調(diào)制作為一種慣性組件偏差的自補償技術(shù),通過慣性組件整周期的翻滾、停位等運動,對其常值偏差進(jìn)行調(diào)制,進(jìn)而抵消器件偏差對系統(tǒng)導(dǎo)航精度影響,達(dá)到調(diào)制目的。本文對基于光纖陀螺的調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)展開討論,從旋轉(zhuǎn)方案、誤差分析及抑制、雙導(dǎo)航程序估算器件誤差等幾方面進(jìn)行深入研究。論文的主要工作有:1.根據(jù)調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)基本原理,分析了載體角運動與調(diào)制轉(zhuǎn)軸同向和垂直兩類運動對旋轉(zhuǎn)調(diào)制的影響。針對系統(tǒng)中引入旋轉(zhuǎn)機構(gòu)這一特殊環(huán)境,詳細(xì)分析了旋轉(zhuǎn)機構(gòu)轉(zhuǎn)動精度、測角精度對調(diào)制效果的影響。在此基礎(chǔ)上提出了基于多位置的轉(zhuǎn)臺水平傾斜角測量方法,歸納總結(jié)了調(diào)制過程中旋轉(zhuǎn)機構(gòu)角變速運動抵消方式。2.在建立了光纖陀螺儀和加速度計誤差模型的基礎(chǔ)上,以光纖陀螺為例詳細(xì)分析其常值漂移、刻度因數(shù)誤差和安裝誤差分別在旋轉(zhuǎn)和停位過程中對導(dǎo)航誤差的具體影響形式,總結(jié)并提出了相對地理系旋轉(zhuǎn)調(diào)制的旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計原則,依據(jù)該旋轉(zhuǎn)方案設(shè)計了相對地理系的單軸、雙軸正反轉(zhuǎn)停旋轉(zhuǎn)方案。3.旋轉(zhuǎn)調(diào)制過程中,光纖陀螺敏感的角速度信息包括地球自轉(zhuǎn)角速度、旋轉(zhuǎn)調(diào)制角速度和載體運動角速度。由于地球轉(zhuǎn)速是客觀存在不變量,相對地理系的調(diào)制方式無法完全消除其與陀螺刻度因數(shù)誤差和安裝誤差的耦合誤差。為了消除該耦合誤差,文中提出了繞地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的調(diào)制方式,即調(diào)制過程中始終存在一個與地球轉(zhuǎn)速等大反向的角速度,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行翻轉(zhuǎn)停位運動達(dá)到調(diào)制目的,基于該思想設(shè)計了相對地球自轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的三軸調(diào)制方案。4.旋轉(zhuǎn)調(diào)制的目的在于抑制系統(tǒng)導(dǎo)航解算的發(fā)散式定位誤差,然而調(diào)制同時使姿態(tài)和速度誤差增大。文中詳細(xì)推導(dǎo)了調(diào)制狀態(tài)下系統(tǒng)導(dǎo)航誤差方程,根據(jù)各導(dǎo)航誤差特性提出了相應(yīng)的誤差抑制方法:·對于姿態(tài)誤差,提出了基于羅經(jīng)原理的姿態(tài)誤差抑制方法。文中首先介紹載體靜基座羅經(jīng)對準(zhǔn)原理,依據(jù)該對準(zhǔn)方法提出了載體航行過程中基于羅經(jīng)原理的導(dǎo)航解算方法,針對不同輸入與輸出之間的頻域分析結(jié)果,得到抑制調(diào)制姿態(tài)誤差的羅經(jīng)參數(shù)設(shè)計方法;·對于速度誤差,提出了基于Butterworth濾波器的速度誤差抑制方法。該方法在傳統(tǒng)串聯(lián)校正阻尼網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,利用多普勒計程儀(DVL)測速作為速度基準(zhǔn)得到慣導(dǎo)解算速度誤差,再通過Butterworth濾波器濾除速度誤差中的調(diào)制周期振蕩誤差,得到最終的速度信息。5.由于基于羅經(jīng)原理的姿態(tài)誤差抑制方法和基于Butterworth濾波器的速度誤差抑制方法無法合并為一套導(dǎo)航解算過程。因此,提出了調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的雙程序解算方法:該方法以一組慣性組件的量測值為輸入,在導(dǎo)航計算機中同時進(jìn)行兩組導(dǎo)航程序解算,一組解算載體速度和位置信息,一組解算載體姿態(tài)信息。6.基于雙導(dǎo)航解算程序的思想,提出了 DVL常值測速誤差估算方法。該方法根據(jù)調(diào)制狀態(tài)下基于羅經(jīng)原理的導(dǎo)航解算中失準(zhǔn)角穩(wěn)態(tài)誤差只與DVL測速誤差與羅經(jīng)參數(shù)有關(guān)這一特性,在導(dǎo)航計算機中采用兩組不同羅經(jīng)參數(shù)的羅經(jīng)導(dǎo)航解算法,再將兩組姿態(tài)信息進(jìn)一步耦合計算得到DVL測速誤差估算結(jié)果。7.針對調(diào)制型捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)中引入旋轉(zhuǎn)機構(gòu)這一特性,提出了載體系泊狀態(tài)下的光纖陀螺在線標(biāo)定方法。根據(jù)載體系泊狀態(tài)下失準(zhǔn)角穩(wěn)態(tài)誤差受陀螺輸出誤差影響與羅經(jīng)參數(shù)有關(guān)這一特性,在導(dǎo)航計算機中采用羅經(jīng)參數(shù)不同的兩組導(dǎo)航程序,利用旋轉(zhuǎn)機構(gòu)帶動慣性組件轉(zhuǎn)至不同位置,將各位置解算姿態(tài)結(jié)果進(jìn)一步耦合計算得到陀螺常值漂移估算結(jié)果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN96

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本文編號：2370461