长航时高精度捷联惯导系统误差抑制技术研究

发布时间：2016-12-21 08:03

  本文关键词：捷联惯导系统误差调制技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

《哈尔滨工程大学》 2012年

长航时高精度捷联惯导系统误差抑制技术研究

吴晓  

【摘要】：新时期，船舶需要进行大海域、长时间的航行，完成相关的任务。船舶捷联惯性导航系统需要为船舶提供航行、操控相关信息，，为船舶搭载的仪器设备提供参考信息。这就要求船舶捷联惯性导航系统具备长时间、高精度的自主导航定位能力。本论文从系统算法和系统方案上，研究在导航阶段，提高捷联惯性导航系统性能的关键技术——旋转调制技术和阻尼技术，主要工作有： 首先，介绍了单轴旋转式捷联惯导系统的概念，定义旋转式捷联系统中的常用坐标系，利用单轴转台构建旋转式捷联惯导系统并对该系统进行分析。推导出旋转式惯导系统的比力、速度、位置方程，建立了以陀螺和加速度计误差为误差源的姿态、速度、位置误差传播方程。构建了旋转式捷联惯导系统静基座条件下，多误差源同时激励的系统误差传播模型。 其次，通过旋转式捷联惯导系统误差传播模型，对误差抑制技术的本质进行解释，并对惯性测量组件（Inertial Measurement Unit, IMU）的常值误差旋转自补偿原理进行分析。通过分析IMU上两个对称位置误差的累积效果，讨论了旋转对惯性测量组件的常值误差、标度因数误差、安装误差及二次项误差的抑制情况。随后，从频域上分析了多误差源共同作用的情况下，旋转对多误差的全局抑制情况。在上述分析的基础上，介绍了一种在工程上普遍使用的单轴四位置转停方案，并通过该方案对以上分析结果进行仿真研究，验证了上述分析的正确性。 为了对捷联惯导系统中陀螺和加速度计的随机误差分量进行补偿，引入阻尼误差抑制技术。分别对水平阻尼和方位阻尼的原理、网络结构和网络参数进行了解释和设计。利用阻尼式惯导系统的信息流程图，重点分析在外速度阻尼系统中，外速度误差对水平失准角和方位失准角的影响。开拓性地研究了长周期正弦振荡形式洋流所导致的外全阻尼惯导系统误差，并进行了相应的模拟仿真实验分析。 最后，针对船舶机动或海况变化较大时外水平阻尼系统误差振荡幅度变大的问题，提出一种新的设计方案，采用阻尼网络参数最优调整方法，根据实际的外速度误差情况，实时校正阻尼参数，使由船舶的机动性或海况变化造成的系统误差最小。对外速度阻尼匹配方案和传统外阻尼方案进行了仿真和比较验证，证明了该方案的有效性。

【关键词】：
【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】：2012
【分类号】：U666.1
【目录】：

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