發(fā)布時(shí)間：2018-06-29 01:47

  本文選題：激光陀螺 + 尋北系統(tǒng)　； 參考：《國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：傳統(tǒng)擺式陀螺尋北儀一般只能在完全靜止?fàn)顟B(tài)下使用,雖然可達(dá)到數(shù)角秒的精度,但抗擾動(dòng)性較差,且尋北時(shí)間較長(zhǎng)。近年來,高精度激光陀螺和高精度石英撓性加速度計(jì)的研制不斷取得進(jìn)展。因而,高精度自主式捷聯(lián)式尋北系統(tǒng)正越來越成為慣性技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。提高尋北精度、縮短反應(yīng)時(shí)間是尋北系統(tǒng)研制過程中的核心任務(wù)。為了滿足高精度快速尋北需求,本論文重點(diǎn)研究了陀螺隨機(jī)誤差、IMU旋轉(zhuǎn)調(diào)制方案、系統(tǒng)參數(shù)誤差和典型環(huán)境對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)式尋北系統(tǒng)的尋北精度與快速性的影響機(jī)理,針對(duì)相應(yīng)的實(shí)際工程應(yīng)用問題進(jìn)行了詳細(xì)分析,通過仿真與實(shí)際測(cè)試驗(yàn)證了所提出的各種算法的有效性。論文的主要研究工作和研究成果總結(jié)如下:1.提出采用快速正交搜索算法分離陀螺測(cè)量輸出中恒速偏頻轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)、系統(tǒng)中周期性信號(hào)干擾等影響因素,并通過陀螺隨機(jī)誤差序列求差消除了偏頻轉(zhuǎn)臺(tái)隨機(jī)誤差的影響,提取出陀螺隨機(jī)噪聲誤差序列,通過提高陀螺隨機(jī)噪聲誤差的采樣頻率,有效地測(cè)定了恒速偏頻激光陀螺的平均角隨機(jī)游走誤差系數(shù),驗(yàn)證了恒速偏頻激光陀螺相對(duì)于抖動(dòng)偏頻激光陀螺角隨機(jī)游走誤差較小的優(yōu)勢(shì),為尋北系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)和器件遴選奠定了基礎(chǔ)。2.提出采用隨機(jī)線性系統(tǒng)理論的解析分析方法,建立了尋北系統(tǒng)靜基座對(duì)準(zhǔn)Kalman濾波器模型,采用隨機(jī)可控制性能夠定量分析轉(zhuǎn)臺(tái)恒速轉(zhuǎn)動(dòng)情況下陀螺隨機(jī)噪聲誤差對(duì)系統(tǒng)濾波狀態(tài)估計(jì)精度的影響,采用基于隨機(jī)可觀測(cè)性的可觀測(cè)度解析方法能夠定量分析速度觀測(cè)噪聲、角速率觀測(cè)噪聲和轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速等對(duì)系統(tǒng)濾波狀態(tài)收斂快速性的影響。通過定量分析噪聲統(tǒng)計(jì)特性對(duì)方位連續(xù)旋轉(zhuǎn)式尋北系統(tǒng)濾波狀態(tài)的收斂速度和精度的影響,并利用單軸恒速偏頻激光陀螺尋北系統(tǒng)原理樣機(jī)進(jìn)行實(shí)際測(cè)試,揭示了恒速偏頻激光陀螺相對(duì)于抖動(dòng)偏頻激光陀螺尋北精度高的機(jī)理。3.提出基于擴(kuò)張線性測(cè)量的觀測(cè)模型對(duì)傳統(tǒng)靜基座對(duì)準(zhǔn)Kalman濾波器模型進(jìn)行改進(jìn),通過分析方位連續(xù)旋轉(zhuǎn)式尋北系統(tǒng)中IMU測(cè)量輸出的誤差特性,得到尋北系統(tǒng)濾波狀態(tài)的線性等價(jià)約束測(cè)量信息,從而提高了方位角收斂的精度和快速性。靜基座單位置實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為600 s時(shí),采用傳統(tǒng)濾波模型尋北精度為24.83″(1σ),而采用改進(jìn)濾波模型尋北精度能夠達(dá)到6.78″(1σ)。4.提出將主要系統(tǒng)參數(shù)誤差對(duì)航向敏感誤差的作用量進(jìn)行整體標(biāo)定,分析了航向敏感誤差產(chǎn)生的機(jī)理,在不需外部基準(zhǔn)和拆卸設(shè)備的情況下,采用最小二乘算法對(duì)航向敏感誤差進(jìn)行了有效的在線補(bǔ)償。靜基座多位置實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在不需要系統(tǒng)完全調(diào)平(3o)的情況下,采用改進(jìn)濾波模型、對(duì)準(zhǔn)時(shí)間為600 s時(shí),未補(bǔ)償航向敏感誤差時(shí)尋北精度為16.19″(1σ),而補(bǔ)償航向敏感誤差后系統(tǒng)尋北精度能夠達(dá)到8.97″(1σ)。5.提出利用對(duì)準(zhǔn)過程中速度殘差序列加窗估計(jì)觀測(cè)噪聲協(xié)方差,并對(duì)觀測(cè)信息進(jìn)行去相關(guān)處理,得到了測(cè)量去相關(guān)改進(jìn)的基于速度殘差的觀測(cè)噪聲自適應(yīng)濾波算法,該方法不需要預(yù)先得到觀測(cè)噪聲的精確統(tǒng)計(jì)特性,提高了系統(tǒng)的工程實(shí)用性和抗擾動(dòng)性,進(jìn)而有效地解決了擾動(dòng)基座對(duì)準(zhǔn)中采用標(biāo)準(zhǔn)Kalman濾波器存在的局限性。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TN966

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本文編號(hào)：2080282