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单轴旋转光纤陀螺惯性系统在线标定技术研究
| 论文题名： | 单轴旋转光纤陀螺惯性系统在线标定技术研究 |
| 关键词： | 光纤陀螺惯性系统;舰船航行状态;在线标定技术;误差方程;失准角估计 |
| 摘要： | 光纤陀螺惯性系统以其特有的优良性能广泛地应用于航海领域，其惯性器件（陀螺和加速度计）的误差对系统导航精度有着直接影响。系统在出厂前，生产商一般利用三轴转台通过一系列实验在实验室对惯性器件的参数进行标定。随着使用时间的推移和使用环境的变化陀螺零漂和加速度计零位存在逐次启动不重复性误差，同时陀螺及加速度计刻度因子也会与实验室的标定值有很大差异，使惯性系统无法满足对准以及导航的高精度要求。 在惯性系统使用过程中一般采用定期标定的方法改善系统性能，即每隔几个月将惯性系统从载体上拆卸下来带回实验室安装在高精度三轴转台进行重新标定。但是，这种方法工作量大，对系统的使用和维护带来了极大不便且增加了系统的成本。针对以上情况，需采取合理的、有效的方法在舰船航行的过程中利用一定的外部信息进行误差激励对惯性器件参数误差进行标定并补偿，以提高导航精度。随着我国单轴旋转式惯性系统技术的日渐成熟，将其应用在航海领域可以充分发挥其高精度性能，能满足舰船长航时的高精度导航、定位要求。 本论文主要对单轴旋转光纤陀螺惯性系统的在线标定技术进行研究，研究内容包括： 1.在建立惯性系统误差方程的基础上，在系泊状态下利用解析法进行可观测性分析，分析失准角、单轴旋转惯性系统的姿态与惯性器件参数误差之间的关系；在航行状态下，利用李导数的可观测性分析方法对惯性器件参数误差进行可观测性分析并设计最优误差激励方式。在以上理论分析的基础上进行计算机仿真验证。 2.设计舰船系泊状态下利用失准角估计惯性器件常值误差的三位置在线标定方案，求解出最优三位置完成在线标定算法设计并进行计算机仿真验证。 3.设计最优误差激励方式，提出强跟踪CKF算法对惯性器件参数误差进行估计，利用计算机仿真试验对强跟踪CKF算法的性能进行验证并对舰船航行状态下的在线标定算法进行验证。 4.在对在线标定理论分析、仿真试验验证的基础上，利用Phins系统及本试验室自行研制的单轴旋转光纤陀螺惯性系统进行江上试验。详细的介绍了在线标定江上试验的试验步骤，并分析、对比多次江上试验的试验结果。 |
| 作者： | 刘凤 |
| 专业： | 导航、制导与控制 |
| 导师： | 孙枫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2014 |
| 正文语种： | 中文 |
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