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《哈尔滨工程大学》 2010年
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光纤陀螺寻北系统误差研究

王爽  
【摘要】: 在常用的寻北方法中,只有利用惯性原理研制的寻北仪可以不受自然条件或环境的干扰,独立完成寻北任务,而且具有连续工作时间长、精度高等特点。传统的陀螺寻北仪虽然精度高,但较高的寻北精度是以较长的寻北时间和昂贵的成本为代价的。因此如何解决精度和快速性的矛盾,提高寻北精度成了目前研究的一个重要课题。本文以实验室自主研发的捷联惯导系统中的光纤陀螺(FOG)为研究基础,利用FOG、加速度计、转台和计算机组成原理性FOG寻北系统,建立各误差的数学模型,对系统中存在的误差进行分析,并采用相应的补偿方法对误差进行补偿。 本文首先概述了惯性寻北技术的研究发展现状、FOG寻北仪的应用以及FOG寻北仪的实用化关键技术;分析FOG寻北仪的工作原理和寻北输出的数学模型;给出在不同基座下的寻北解算方法。 其次,根据实验室的FOG寻北系统,对系统中存在的主要误差进行分析。给出FOG寻北输出漂移和噪声的误差模型、加速度计的静态误差模型;分析安装误差、转位误差、地球物理量等误差以及FOG的漂移和噪声等对寻北输出的影响,确定最终需要补偿的误差。 再次,针对不同的误差给出相应的补偿方法。重点研究对漂移和物理量误差的补偿方法,研究了基座水平与倾斜情况下的双陀螺二位置寻北方法和四位置寻北方法;介绍小波滤波在消除FOG随机噪声上的应用,对FOG的输出进行小波滤波,比较了不同小波基下的滤波效果;利用allan方差分析小波滤波对FOG随机误差的实际抑制效果。 最后,介绍光纤陀螺寻北实验系统的软、硬件构成,进行寻北实验。通过实验,得到了误差补偿前后的实际寻北结果;比较分析实验结果,得到各误差对寻北结果的影响,给出各补偿方法的实际补偿效果,提高寻北精度。 通过本文的研究,旨在缩短寻北时间的同时,有效地提高寻北系统的寻北精度。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:V241.5

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郑秋丽;光纤陀螺寻北仪误差分析及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
2 房希睿;舰载捷联惯性导航系统平台虚拟仿真实验环境的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李彦保,赵忠,卫育新,李辉;陀螺寻北仪的算法改进[J];兵工自动化;2004年05期
2 邹向阳,孙谦,陈家斌,徐建华;连续旋转式寻北仪的寻北算法及信号处理[J];北京理工大学学报;2004年09期
3 徐建华,谢玲,高亚楠,陈家斌;旋转调制式寻北仪滤波技术研究[J];北京理工大学学报;2005年08期
4 周海波,刘建业,赖际舟,李荣冰;光纤陀螺仪的发展现状[J];传感器技术;2005年06期
5 张志君;孙霁宇;武克用;;光纤陀螺寻北仪样机设计及系统测试[J];测试技术学报;2007年02期
6 张金梅;林玉池;董桂梅;冯莉;邢晓刚;齐永岳;;陀螺经纬仪快速寻北的算法研究[J];电子测量技术;2008年07期
7 曹鲜花;吴美平;胡小平;;Matlab在光纤陀螺随机漂移建模中的应用[J];航天控制;2007年01期
8 刘宇波;高立民;赵天宇;;光纤陀螺寻北仪误差系统分析[J];红外与激光工程;2007年S2期
9 张涛;徐晓苏;;基于方位捷联平台的陀螺寻北技术及精度分析[J];舰船电子工程;2006年01期
10 高茂林;赵忠;张钧;;二位置陀螺寻北仪及转位误差分析[J];计算机测量与控制;2006年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张延顺;干涉式光纤陀螺(IFOG)漂移特性的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 张志君;基于光纤陀螺的寻北定向技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 邱高理;光纤陀螺性能评价系统[D];浙江大学;2003年
2 杨兴光;干涉型光纤陀螺仪关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
3 石仕杰;光纤陀螺寻北仪技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
4 高茂林;陀螺寻北装置研究[D];西北工业大学;2006年
5 邓文谦;矢量调制法寻北仪实验研究[D];哈尔滨工业大学;2006年
6 刘毅然;基于光纤陀螺的寻北系统的研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
7 刘强;寻北仪的数据采集及处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 白永珍;光纤陀螺阈值测试与随机特性研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
9 郑文成;基于DSP的动调陀螺寻北系统的设计及实现[D];哈尔滨工程大学;2007年
10 李春虹;扰动基座下激光陀螺寻北仪的数据处理研究[D];国防科学技术大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陆鸣;李东亮;许自成;刘秀彩;许寒春;;卷烟烟气焦油量的ARMA预测模型研究[J];安徽农业科学;2008年14期
2 李彦保,赵忠,卫育新,李辉;陀螺寻北仪的算法改进[J];兵工自动化;2004年05期
3 程耀强;赵忠;刘辉;;基座晃动对寻北仪影响的仿真分析[J];兵工自动化;2007年04期
4 姜璐;于运治;姜庆国;;二位置光纤陀螺寻北方案及误差分析[J];兵工自动化;2012年03期
5 曲从善;夏克寒;许化龙;谭营;;导弹快速自瞄准方法及仿真研究[J];兵工学报;2009年04期
6 曲国福;赵凡;刘贵忠;刘宏昭;;一种微机电系统陀螺信号基于小波域的Karhunen-Loeve变换去噪方法[J];兵工学报;2010年01期
7 徐海刚;郭宗本;;一种实用旋转调制式陀螺寻北仪的设计[J];兵工学报;2010年05期
8 徐烨烽;仇海涛;何孟珂;孟庆季;;MEMS旋转调制式航姿参考系统设计及误差补偿[J];兵工学报;2011年06期
9 李邓化;庞美飒;李雪菲;;数字滤波在光纤陀螺信号处理中的应用[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年04期
10 苏中;陈汐;张霞;;捷联惯导寻北中卡尔曼滤波器的设计[J];北京信息科技大学学报(自然科学版);2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 陈颖;郭栓运;陈文建;;PCI陀螺采集卡及其驱动程序设计[A];2009安捷伦科技节论文集[C];2009年
3 徐博;郝艳玲;刘付强;;数字滤波方法在光纤陀螺捷联罗经系统中的应用[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
4 满春涛;刘晓庆;张礼勇;;小波理论在光纤陀螺系统静态标定中的应用[A];中国仪器仪表学会第九届青年学术会议论文集[C];2007年
5 万钧力;夏平;赵胜会;蒋冰华;;基于小波浮动阈值的激光脉冲探测与仿真[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集(2)[C];2008年
6 李绪友;王爽;张琛;;光纤陀螺寻北仪四位置寻北算法的改进[A];2009中国仪器仪表与测控技术大会论文集[C];2009年
7 彭建怡;李国栋;刘昆朋;王大勇;高孟男;;陀螺寻北仪检测系统研究与实现[A];2010中国仪器仪表学术、产业大会(论文集1)[C];2010年
8 卜继军;叶刚;陈朝春;侯正君;;压电陀螺数字化惯测组合单元研究[A];中国惯性技术学会第五届学术年会论文集[C];2003年
9 张文广;周绍磊;史贤俊;李新;;基于最优小波包基的最大似然估计阈值消噪技术[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
10 刘宇波;高立民;赵天宇;;光纤陀螺寻北仪误差系统分析[A];2007年光电探测与制导技术的发展与应用研讨会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 吴富梅;GNSS/INS组合导航误差补偿与自适应滤波理论的拓展[D];解放军信息工程大学;2010年
3 张红良;陆用高精度激光陀螺捷联惯导系统误差参数估计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 崔大朋;一种球形气浮气动陀螺仪的研制及其相关技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 麻硕;基于高双折射光子晶体光纤模间干涉的光学电压互感器研究[D];燕山大学;2011年
6 钱伟行;捷联惯导与组合导航系统高精度初始对准技术研究[D];南京航空航天大学;2010年
7 陈宇中;开环光纤陀螺性能改进及其在光纤矢量水听器姿态测量上的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
8 熊剑;粒子滤波及其在光纤捷联惯性导航系统中的应用[D];南京航空航天大学;2010年
9 李宗涛;高动态捷联惯导系统的并行实现研究[D];浙江大学;2012年
10 张志君;基于光纤陀螺的寻北定向技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 何丽芳;光纤陀螺温度控制及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 吴学强;挠性寻北仪的关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 柴永利;捷联惯导系统误差调制技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 唐尊伟;光纤陀螺偏振误差及关键器件的研究[D];北京交通大学;2010年
6 马小辉;陀螺经纬仪检定方法研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 王飞;陀螺经纬仪高精度定向误差分析及检定的研究[D];解放军信息工程大学;2010年
8 戴俊洁;基于LabVIEW的组合陀螺性能指标测试系统的设计[D];西安工业大学;2011年
9 王博;单陀螺多加速度计惯性测量系统设计及实验研究[D];中北大学;2011年
10 谢世军;三轴微机电陀螺仪微惯性测量研究[D];南京理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李彦保,赵忠,卫育新,李辉;陀螺寻北仪的算法改进[J];兵工自动化;2004年05期
2 程耀强;赵忠;刘辉;;基座晃动对寻北仪影响的仿真分析[J];兵工自动化;2007年04期
3 王夏霄,宋凝芳,张春熹,马宗峰;光纤陀螺磁敏感性的试验研究[J];北京航空航天大学学报;2005年10期
4 邹向阳,孙谦,陈家斌,徐建华;连续旋转式寻北仪的寻北算法及信号处理[J];北京理工大学学报;2004年09期
5 陈建国;邵云生;彭会斌;;船用捷联惯性导航系统研究[J];船舶;2009年04期
6 姜传立;杨国豪;徐轶群;;基于Creator-Vega船舶电站控制屏建模及手动起动仿真研究[J];船电技术;2009年05期
7 刘东波;刘建业;赖际舟;;基于光纤陀螺的单周快速动态寻北算法研究[J];传感器与微系统;2007年11期
8 蔺玉亭,孙付平,朱新慧;光纤陀螺的发展及其在惯导中的应用前景[J];测绘工程;2005年01期
9 岳明桥,王天泉;捷联惯导系统在海防战术导弹上的应用[J];飞航导弹;2005年04期
10 刘清华;;基于信息系统下的虚拟现实技术的初步探究[J];福建电脑;2009年11期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 江林;由航行中船舶运动预报海浪[D];哈尔滨工程大学;2004年
2 张志君;基于光纤陀螺的寻北定向技术研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2005年
3 马洁;船舶运动姿态预报与控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
4 程永存;一种新的风浪谱模型及其在高度计风速反演中的应用[D];中国海洋大学;2007年
5 郭秋芬;微型梳状线振动陀螺仪特性及干扰因素影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2008年
6 谷宏强;光纤陀螺捷联惯导系统初始对准技术研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江同洋;船舶横摇运动及减摇鳍控制系统的仿真研究[D];大连海事大学;2011年
2 王兆密;基于MEMS陀螺的惯性测量单元的标定与应用[D];江苏科技大学;2011年
3 高军丰;船舶甲板重吊操纵舱训练视景仿真系统的研究[D];江苏科技大学;2011年
4 柳贵福;光学陀螺输入输出特性建模及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 岳键;基于Web和数据库的虚拟设计系统实现方法的研究[D];南京航空航天大学;2003年
6 周雪梅;低成本SINS/GPS组合导航系统研究[D];哈尔滨工程大学;2003年
7 林守利;随机海浪作用下船上物体保持水平的预测控制研究[D];沈阳工业大学;2003年
8 刘大伟;精密温控在光纤陀螺仪中的研究与应用[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 戴荣;基于因特网和Java技术的分布式虚拟现实系统研究与实现[D];沈阳工业大学;2005年
10 邓宁;虚拟现实系统VRP的开发与装配应用研究[D];湖南大学;2005年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 朱志文;;光纤陀螺用光源——超辐射发光二级管[J];半导体光电;1993年02期
2 牟琼;光纤陀螺的研究现状与发展趋势[J];半导体光电;1994年02期
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4 马东阁;石家纬;刘明大;高鼎三;;超辐射发光二极管(SLD)[J];半导体情报;1993年06期
5 延凤平,姚毅,简水生;基于Lyot型光纤消偏器的理论研究[J];北方交通大学学报;1995年03期
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7 李彦保,赵忠,卫育新,李辉;陀螺寻北仪的算法改进[J];兵工自动化;2004年05期
8 朱永,秦秉坤,陈淑芬;用光电综合负反馈补偿IFOG的零漂[J];兵工学报;1998年01期
9 陈家斌,刘星桥,缪玲娟,张煜峰;捷联式陀螺寻北仪误差分析与试验研究[J];兵工学报;1999年04期
10 肖正林,徐军辉,钱培贤;激光陀螺罗经寻北及其误差分析[J];兵工学报;2005年05期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 张延顺;干涉式光纤陀螺(IFOG)漂移特性的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
2 黄卫权;舰船用平台式惯导系统测控技术研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张代兵;激光陀螺寻北系统建模与参数辨识[D];国防科学技术大学;2002年
2 柳贵福;光学陀螺输入输出特性建模及补偿技术研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
3 潘宏义;DSP在车载寻北仪系统中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
4 王吓弟;平台式惯导系统的软件设计[D];哈尔滨工程大学;2002年
5 危志英;光学陀螺测试及其应用[D];哈尔滨工程大学;2003年
6 卫育新;GPS/INS组合导航定位定向系统研究[D];西北工业大学;2004年
7 文小芳;基于DSP的快速寻北技术研究[D];哈尔滨工程大学;2004年
8 马懿超;寻北系统软件设计[D];哈尔滨工程大学;2004年
9 高申翔;光纤陀螺阈值测量[D];浙江大学;2005年
10 赵江鹏;基于平台罗经的短期惯导技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 金靖,宋凝芳,张春熹;光纤陀螺高速检测电路设计[J];中国惯性技术学报;2002年02期
2 赵岳生,邓正隆;光纤陀螺输出信号的可视化研究[J];中国惯性技术学报;2004年02期
3 邱高理,舒晓武;光纤陀螺性能数字评价系统的可视化研究[J];光电工程;2002年S1期
4 戴美善;;激光应用简讯——光纤陀螺和激光测长仪[J];航空精密制造技术;1985年01期
5 王永寿;;小型光纤陀螺[J];飞航导弹;1988年09期
6 周世勤;;光纤陀螺通过部级鉴定[J];战术导弹控制技术;1996年01期
7 延凤平,蓝慧娟,简水生;光纤陀螺温度补偿方案研究[J];光学学报;1999年07期
8 赵忠华,江红,张炎华;小波理论及其在光纤陀螺信号分析中的应用[J];上海交通大学学报;2000年11期
9 邱宝良,李安琪,肖文,蒋小刚;全数字处理的低成本光纤陀螺系统研究[J];中国惯性技术学报;2005年02期
10 李迪,孙尧,黄苹,王威;船用光纤陀螺动态建模方法研究[J];船舶工程;2005年03期
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1 邵刘军;程向红;王宇;;基于光纤陀螺旋转罗经系统的设计与实现[A];微机电惯性技术的发展现状与趋势——惯性技术发展动态发展方向研讨会文集[C];2011年
2 陈水华;杨清生;李永兵;;光纤陀螺双四位置寻北方法研究[A];2003年惯性仪表与元件学术交流会论文集[C];2003年
3 刘伟;袁洪;;光纤陀螺性能指标对寻北系统精度的影响与分析[A];第二届中国卫星导航学术年会电子文集[C];2011年
4 姜明;姜硕;王献周;吴昊;张新忠;;低成本单轴温控转台的设计[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
5 罗家童;李友松;胡浩;;光纤传感器的发展及其应用[A];光子科技创新与产业化——长三角光子科技创新论坛暨2006年安徽博士科技论坛论文集[C];2006年
6 杨远洪;张惟叙;;光纤陀螺及其应用[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(上册)[C];2001年
7 武志忠;王德钊;;μFORS-6型光纤陀螺的测试与滤波处理[A];2001年飞行器惯性器件学术交流会论文集[C];2001年
8 张树侠;柳贵福;;Allan方差法在光纤陀螺随机噪声分析中的应用[A];2001年飞行器惯性器件学术交流会论文集[C];2001年
9 许国祯;;光纤陀螺产业化问题探讨[A];中国惯性技术学会光电技术专业委员会第五次学术交流会暨重庆惯性技术学会第九次学术交流会论文集[C];2002年
10 张志君;武克用;;基于光纤陀螺的定向瞄准组合系统研究[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 马丽元 通讯员 王丽梅;大力倡导开创型创新[N];中国航空报;2011年
2 王红霞;光纤陀螺生产线在宝成开工建设[N];中国航空报;2009年
3 本报记者 索阿娣;光纤陀螺技术拿到国际“护照”[N];中国航天报;2009年
4 王红霞;空装副部长张伟到中航工业宝成考察[N];中国航空报;2010年
5 ;求实篇·乘风破浪创佳绩[N];中国航空报;2010年
6 程献影 唐新培;用心跳好“发丝上的舞蹈”[N];中国航天报;2011年
7 记者 陈立;航天科工项目摘金挂铜[N];中国航天报;2010年
8 通讯员 王红霞;中航工业宝成迎来55周年华诞[N];中国航空报;2010年
9 刘治德 郭晓洪;21世纪的精确制导武器技术[N];解放军报;2001年
10 汪玲;红峰厂 10万元重奖技术进步项目[N];中国航天报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 党淑雯;光纤陀螺的信号分析及滤波技术研究[D];上海交通大学;2010年
2 陈世同;高精度光纤陀螺建模及信号处理技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 张娜;光纤陀螺的动态性能研究[D];哈尔滨工程大学;2012年
4 杨汉瑞;光子晶体光纤陀螺温度效应的机理与抑制[D];哈尔滨工程大学;2013年
5 陈宇中;开环光纤陀螺性能改进及其在光纤矢量水听器姿态测量上的应用研究[D];国防科学技术大学;2011年
6 张伟;基于开环光纤陀螺控制的无人作战平台稳定技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
7 姬忠校;光纤陀螺性能改善技术研究[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2011年
8 张琛;光纤陀螺光路偏振特性及温度性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 王鑫哲;光纤陀螺捷联旋转式惯导系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
10 徐博;舰船高精度光纤捷联惯性导航系统技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 葛翠艳;Y波导对光纤陀螺性能的影响研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 李亚梅;光纤陀螺测试与标定技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 齐雪;掺铒光纤光源对光纤陀螺性能影响的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张立华;光纤陀螺捷联系统硬件平台的设计与实现[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙英杰;光纤陀螺温度漂移误差建模及补偿技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
6 晨晓;基于光电混合集成技术的光电收发一体模块研究[D];北京航空航天大学;2010年
7 邱高理;光纤陀螺性能评价系统[D];浙江大学;2003年
8 刘仲恒;光纤陀螺及其数字信号处理[D];电子科技大学;2001年
9 王爽;光纤陀螺寻北系统误差研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 陈文海;光纤陀螺数据采集处理系统改进及振动特性研究[D];浙江大学;2004年
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