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机抖激光陀螺捷联惯导系统的初步探索

王宇  
【摘要】: 采用机械抖动偏频的激光陀螺在国内的捷联惯性导航系统中正起到越来越重要的作用。机抖激光陀螺在工作时会引入高频抖动,对整个系统造成影响,因此使用机抖激光陀螺的捷联惯导系统具有一些不同于其它捷联惯导系统的特有性质。对这些特有的性质进行研究既有利于捷联惯导系统的研制也有利于机抖激光陀螺研制工艺自身的改进。 本文对机抖激光陀螺捷联惯导系统惯性测量单元的运动模型进行了理论分析,对抖动作用下的圆锥漂移进行了理论计算,对仪表安装形式等问题进行了探讨。在理论分析的基础上,选定了激光陀螺的抖动频率、本体的谐振频率和转动惯量、减振器的谐振频率和安装位置,对系统的总体结构进行了优化设计。 对机抖激光陀螺引起的高频振动的补偿方法进行了研究,对不同的滤波方法进行了试验;对机抖激光陀螺捷联系统的仪表误差补偿、导航解算算法、圆锥补偿算法和划桨效应补偿方法进行了研究;对静基座条件下机抖激光陀螺捷联惯导系统的初始对准方法进行了研究,编写了实用的导航软件。对机抖激光陀螺捷联系统的标定方法进行了探索并对所试验的系统进行了标定。 将小波技术引入机抖激光陀螺的信号处理过程中,分析了机抖激光陀螺的噪声在小波域的特性。将提升算法引入陀螺信号的变换过程,给出了陀螺信号小波去噪的在线计算方法。将小波技术应用于机抖激光陀螺系统的初始对准过程,一定程度上提高了卡尔曼滤波器的收敛速度。 在所研制的机抖激光陀螺捷联惯导试验系统上进行了一系列的测试,在所做的几次定位测试中系统一小时的圆概率误差优于1海里。测试结果表明了所做的各项研究与实现方法的正确性。


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