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原文传递双轴旋转惯导系统关键技术研究

论文题名：	双轴旋转惯导系统关键技术研究
关键词：	舰船导航;惯导系统;在线标定;调制技术
摘要：	高精度的惯性导航不仅需要高精度的惯性测量元件（加速度计和陀螺），而且需要优良的误差补偿与抑制技术。而在线标定技术和旋转调制技术是实现误差补偿与抑制的具体手段。在线标定技术可以将惯性测量元件误差参数确定并补偿，提高舰船导航精度和续航时间。旋转调制技术是将随时间发散的导航误差调制成周期振荡的形式，以抑制其发散。而且在调制过程中由于安装技术、精度所限还会引起姿态误差，亟待解决。　　本文首先进行惯性元器件的建模，明确了导航误差与惯性元器件误差的的关系。明确了带有转台的惯导系统常用的坐标系及其转换关系。对常用标定方法综合分析比较提出一种适合实验室自研光纤陀螺的外场标定方法。提出了一套双轴12位置转位方案，详细介绍了该方案标定原理与标定步骤。对于无法准确标定或标定精度低的误差参数解释了原因。最后进行公式推导，将各个误差分别从不同导航误差方程中推导出来。其次，从原理上分析了双轴旋转调制技术，图示了双轴惯导系统样机，使双轴旋转调制技术更加直观。理论分析了工程实践中由转台转轴与IMU轴和载体轴分别不重合对导航造成的误差，而且推导了不同转轴产生的导航误差效果不同。接着对旋转调制过程中引起的锯齿波速度误差进行了分析，并提出相应改进方法。还有推导了对于转台测角机构不准确对于姿态解调的影响，得出结论内轴测角不准确会带来三个姿态角均产生误差，而外轴只会影响横摇角。最后，基于上述理论推导与分析进行仿真验证和实物实验。包括对提出双轴标定方案仿真，并进行标定前后仿真导航对比，验证了理论的正确性。随后进行标定实验，对于实验与理论仿真结果的不同做出了分析。接着对双轴旋转调制技术进行仿真验证，分别对比了静态下与调制下导航误差，证明了旋转调制理论对误差的抑制作用。然后进行了导航实验，分别在静态和静基座双轴调制、松花江双轴调制下导航效果做出了对比，进一步验证了双轴导航的作用，并分析了由于江试导航效果没有实验室效果好的原因。此外，进行了姿态解调实验，对由双轴转轴位置误差对姿态解调带来的影响进行了图示，直观的展示的该误差对导航的严重影响，验证了理论推导的正确性，证明了该工作的必要性，并指明了下一步工作的重点。
作者：	韩子龙
专业：	控制科学与工程
导师：	陈广
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文