單軸旋轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的誤差建模與補償.pdf

1、隨著旋轉調制技術近年來在光纖慣導系統(tǒng)中的逐步應用，旋轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)逐漸成為導航領域的研究熱點。為了提高單軸旋轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的導航性能，論文針對單軸旋轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)在應用中存在的誤差體系評價、誤差補償方法及初始對準方案等展開了深入的分析和研究工作，對光纖旋轉慣導系統(tǒng)的應用和推廣具有較好的參考價值。
　　本文首先針對慣性器件的誤差特性進行了深入分析。光纖陀螺作為單軸旋轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)中的核心傳感器，其輸出誤差直接影響系統(tǒng)

2、的導航性能。由于光纖陀螺的確定性誤差特性明確，而隨機誤差特性較為復雜，因此本文對光纖陀螺隨機誤差特性進行了深入分析。通過對光纖陀螺隨機誤差特性評價方法的分析，得出 Allan方差分析法中的傳統(tǒng)隨機誤差擬合方法存在較大誤差。針對此問題，設計了一種基于模型辨識的Allan方差擬合方法。首先辨識陀螺隨機誤差模型，然后根據(jù)所建模型擬合計算各項隨機誤差系數(shù)，提高了光纖陀螺隨機誤差分析的精度，為慣性元器件隨機誤差補償提供了基礎。為了進一步提高單軸旋

3、轉光纖捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的精度，對系統(tǒng)誤差特性進行了深入分析。推導了旋轉慣導系統(tǒng)誤差傳播方程，分析了單軸旋轉對慣性測量組件各項確定性誤差的調制效果，并通過仿真驗證了理論分析的正確性。通過分析，單軸旋轉不能完全調制所有慣性元器件的確定性誤差，因此標定方案的精度直接影響了系統(tǒng)的定位精度。因此，考慮到影響標定的主要因素，論文針對標定轉臺設備在長時間使用中累積產生誤差的情況下設計了一種更適用的IMU標定方案。建立了含有轉臺水平失準誤差的標定模型，并將

4、其中的標度因數(shù)誤差模型由常值細化為多項式，同時考慮到慣性元器件隨時間發(fā)散的誤差特性，設計了一套新的標定流程和方案。經(jīng)實驗驗證新標定方案有效提高了標定精度。初始對準是慣導系統(tǒng)中必不可少的步驟，初始對準的誤差直接隨時間累積在導航定位誤差中。為了降低初始對準誤差，并充分利用單軸旋轉慣導系統(tǒng)的優(yōu)勢，采用了兩位置轉停粗對準方案。由于旋轉慣導系統(tǒng)中轉動機構的引入，導致在初始對準過程中引入了轉臺轉位誤差。因此，論文建立了轉位誤差擴維的非線性初始對準誤