恒速偏頻-機抖激光陀螺尋北導航一體化方案可行性研究.pdf

1、激光陀螺快速尋北系統(tǒng)、激光陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)完全自主、全天候工作和精度高的技術優(yōu)勢，使其在民用、軍事等領域的研究不斷深入，應用不斷拓展。
　　論文面向高精度快速定向?qū)Ш綉帽尘?，研究同時具備高精度快速尋北、高精度慣性導航功能的激光陀螺捷聯(lián)慣性系統(tǒng)技術方案?；趯嶒炇易灾餮邪l(fā)的高精度恒速偏頻激光陀螺尋北系統(tǒng)樣機，針對提高系統(tǒng)性價比、提高初始對準精度與快速性和抑制純慣導誤差等技術需求，深入研究恒速偏頻/機抖激光陀螺尋北導航一體化方案的可

2、行性，主要工作和創(chuàng)新點如下：
　?。?）分析了四種可能的尋北導航一體化備選方案：方案一恒速偏頻激光陀螺尋北導航一體化方案，方案二恒速偏頻模式尋北與機械抖動模式導航的尋北導航一體化方案、方案三單/雙恒速偏頻激光陀螺尋北與機抖激光陀螺慣導的一體化方案和方案四恒速偏頻/機抖激光陀螺尋北導航一體化方案。討論了不同方案需要解決的關鍵技術問題。
　?。?）提出恒速偏頻/機抖激光陀螺尋北導航一體化系統(tǒng)的初始對準算法，解決了方案四恒速偏頻/

3、機抖激光陀螺尋北導航一體化方案的關鍵技術問題。增加一個不隨偏頻機構(gòu)旋轉(zhuǎn)的固定在基座上的機械抖動偏頻激光陀螺，抑制了沿恒速偏頻旋轉(zhuǎn)軸方向的陀螺標度因數(shù)誤差造成的姿態(tài)誤差積累。對系統(tǒng)關鍵參數(shù) Cbgb精確標校，分別采用5狀態(tài)、7狀態(tài)和11狀態(tài)的卡爾曼濾波器進行初始對準。實驗結(jié)果顯示：對于恒速偏頻/機抖激光陀螺尋北導航一體化系統(tǒng)，Cbgb精確標校后水平姿態(tài)角波動幅度從10角秒(1σ)減小到3角秒(1σ)，5狀態(tài)、7狀態(tài)和11狀態(tài)的卡爾曼濾波算

4、法不僅能有效地減小方位角周期性波動幅度，且10min精度優(yōu)于10角秒(1σ)；且對于低采樣頻率，11狀態(tài)的卡爾曼濾波算法能達到10min方位角優(yōu)于10角秒(1σ)的精度。
　?。?）對比分析了方案三單/雙恒速偏頻激光陀螺系統(tǒng)尋北算法的主要問題。該方法雖然無需轉(zhuǎn)臺附加的精密測角儀器，從陀螺輸出信號中提取出轉(zhuǎn)臺角度信息，抑制了測角誤差對初始對準精度的影響，降低了系統(tǒng)的成本，但實驗結(jié)果顯示：在基于正交檢測的單恒速偏頻激光陀螺尋北過程中，

5、由于不能補償轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)存在錐動和周期性轉(zhuǎn)速不均勻引起的方向敏感誤差，八位置尋北航向角精度只能達到3.7687度(1σ)，對于單位置重復性不好，精度只能達到1.42角分(1σ)；在基于正交檢測的雙恒速偏頻激光陀螺尋北過程中，雖然可以部分補償由于轉(zhuǎn)臺周期性轉(zhuǎn)動不均勻與測角誤差耦合的方向敏感誤差，但是尋北精度仍不高，航向角精度只能達到22角分(1σ)，對于單位置重復性不好，航向角求解值與真實值之間相差較大，精度只能達到1.24角分(1σ)，從而

6、排除了方案三。
　?。?）對比研究了方案一、方案二與方案四三種尋北導航一體化方案的導航算法與可行性。分析了三種尋北導航一體化方案的純慣導主要誤差因素?；诟呔群闼倨l激光陀螺尋北系統(tǒng)進行了實驗和半實物仿真實驗，結(jié)果表明：方案一恒速偏頻激光陀螺尋北導航一體化方案、方案二恒速偏頻模式尋北與機械抖動模式導航的尋北導航一體化方案均不可行；方案四恒速偏頻/機抖激光陀螺尋北導航一體化方案是可行的，靜基座條件下，中長時間導航，純慣性導航精度能