船用光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)標(biāo)定與海上對(duì)準(zhǔn)技術(shù)研究.pdf

1、隨著光纖陀螺精度的提高,船用光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)正處于產(chǎn)品開發(fā)階段。船用光纖陀螺捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)涉及的關(guān)鍵技術(shù)包括很多方面,主要集中在標(biāo)定技術(shù)、初始對(duì)準(zhǔn)技術(shù)、綜合校準(zhǔn)技術(shù)、阻尼技術(shù)等幾方面。本文從提高船用光纖陀螺捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的實(shí)際需求出發(fā),對(duì)系統(tǒng)標(biāo)定技術(shù)和海上對(duì)準(zhǔn)技術(shù)展開研究。主要工作有:
　　 首先,對(duì)光纖陀螺組件和加速度計(jì)組件進(jìn)行誤差建模,建立標(biāo)定誤差與載體角速率和比力之間的關(guān)系,推導(dǎo)標(biāo)定誤差對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)導(dǎo)航誤差的

2、影響,并對(duì)其進(jìn)行分析,研究標(biāo)定誤差對(duì)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)搖擺運(yùn)動(dòng)和勻加速直線運(yùn)動(dòng)情況下導(dǎo)航誤差的影響,對(duì)其進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　 其次,對(duì)分立式標(biāo)定方法進(jìn)行誤差分析和計(jì)算機(jī)仿真,分析三軸慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)速率誤差和定位誤差對(duì)慣性測(cè)量單元標(biāo)定結(jié)果的影響。提出了一種光纖陀螺組件六位置分立式標(biāo)定方法,降低了轉(zhuǎn)臺(tái)誤差對(duì)光纖陀螺組件標(biāo)定結(jié)果的影響,消除了光纖陀螺組件標(biāo)定參數(shù)之間的耦合誤差。仿真分析和導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)證明,六位置分立式標(biāo)定方法提高了光纖陀螺組件

3、的標(biāo)定精度。
　　 第三,設(shè)計(jì)了光纖陀螺組件和加速度計(jì)組件的閉環(huán)標(biāo)定方案。對(duì)閉環(huán)標(biāo)定方法展開研究,將開環(huán)標(biāo)定結(jié)果作為閉環(huán)標(biāo)定的初始值,利用三軸慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)提供的姿態(tài)修正光纖陀螺組件的標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差,利用三軸慣導(dǎo)測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)提供的速度修正加速度計(jì)組件的標(biāo)度因數(shù)和安裝誤差,直到兩次標(biāo)定參數(shù)之差小于給定值,閉環(huán)標(biāo)定結(jié)束。試驗(yàn)結(jié)果表明,閉環(huán)標(biāo)定提高了系統(tǒng)的標(biāo)定精度。
　　 第四,提出了一種十位置系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方法,將標(biāo)定誤差引入靜基

4、座光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)速度誤差方程和姿態(tài)誤差方程,利用三軸慣性測(cè)試轉(zhuǎn)臺(tái)提供的速度和姿態(tài),采用Kalman濾波對(duì)標(biāo)定誤差進(jìn)行估計(jì),通過解耦運(yùn)算實(shí)現(xiàn)光纖陀螺組件和加速度計(jì)組件標(biāo)定誤差參數(shù)的分離,并對(duì)其進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。利用Kalman濾波器濾波開始一段時(shí)間內(nèi)跟蹤速度快的特點(diǎn),將標(biāo)定誤差分成多次進(jìn)行估計(jì),并在十位置系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了光纖陀螺組件多級(jí)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定方案,仿真和實(shí)驗(yàn)證明多級(jí)系統(tǒng)級(jí)標(biāo)定能提高光纖陀螺組件的標(biāo)定精度。
　　

5、最后,本文提出了一種基于混合動(dòng)態(tài)濾波的海上大方位失準(zhǔn)角對(duì)準(zhǔn)方法。采用平臺(tái)誤差角表示理論導(dǎo)航坐標(biāo)系與計(jì)算導(dǎo)航坐標(biāo)系之間的失準(zhǔn)角,推導(dǎo)捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)誤差方程,并對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化,得到滿足船用光纖捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)海上大方位失準(zhǔn)角對(duì)準(zhǔn)的誤差模型。對(duì)混合動(dòng)念濾波模型進(jìn)行描述,重點(diǎn)介紹EKF-KF和UKF-KF兩種混合動(dòng)態(tài)濾波遞推公式,給出了線性估計(jì)和非線性估計(jì)融合的具體方法,將海上對(duì)準(zhǔn)誤差模型中的線性狀態(tài)和非線性狀態(tài)進(jìn)行分離,采用非線性濾波EKF和UKF估