基于单轴旋转惯导的自主变形测量转动解调技术研究

发布时间：2017-09-16 15:08

  本文关键词：基于单轴旋转惯导的自主变形测量转动解调技术研究

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【摘要】：传统自主变形测量方法需要分别在船体主惯导附近和待测点各安装一套激光陀螺组合体(LGU),为简化变形测量系统结构、节约成本,论文研究了基于单轴旋转激光陀螺惯导的自主变形测量方法。针对该方法,主要做了以下研究工作:1.研究了基于单轴旋转惯导和LGU的船体自主变形测量方法。研究了单轴旋转惯导陀螺数据中旋转量的解调算法,从理论及仿真实验两方面对比分析了基于方向余弦微分法和四元数法两种解调算法的误差影响。2.推导了陀螺零偏、标度因子误差、非正交安装误差、编码器测量误差、转轴方向误差与变形测量误差之间的数学关系,并设计仿真实验研究了各类误差对变形测量的影响效果。3.根据单轴旋转调制原理,建立了旋转调制情况下船体变形测量的卡尔曼滤波方程,克服了传统变形测量算法在旋转调制情况下无法对水平方向陀螺零偏进行正常估计的缺陷。4.研究了静态条件下和船体系泊状态下,单轴旋转惯导转轴方向的标定方法,并通过实验验证了该方法的有效性。5.利用单轴旋转惯导、LGU和运动仿真台,对主惯导无旋转和单轴旋转两种情况下的变形测量进行了实验研究,实验结果表明两种方法的测量结果基本一致,证明了旋转解调算法的有效性和变形测量方法的可行性。
【关键词】：单轴旋转惯导 舰船形变测量 旋转解调 卡尔曼滤波 转轴标定
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U666.1;TN96
【目录】：

• 摘要9-10
• ABSTRACT10-11
• 第一章 绪论11-16
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势12-14
• 1.2.1 船体自主变形测量研究现状和发展趋势12-13
• 1.2.2 转动解调及其误差补偿方法研究现状13-14
• 1.3 课题研究内容及论文结构安排14-16
• 第二章 船体变形自主测量原理16-23
• 2.1 基于捷联LGU的自主变形测量原理16-21
• 2.1.1 卡尔曼滤波的观测方程16-19
• 2.1.2 卡尔曼滤波的状态方程19-21
• 2.2 基于单轴旋转惯导的自主变形测量原理21-23
• 第三章 旋转惯导转动解调算法研究23-29
• 3.1 坐标系定义23
• 3.2 基于方向余弦微分的转动解调算法23-25
• 3.3 基于四元数的转动解调算法25-26
• 3.4 两种旋转解调算法对比26-29
• 第四章 转动解调误差因素及其影响分析29-56
• 4.1 陀螺零偏及标度因子误差影响分析29-37
• 4.1.1 激光陀螺输出模型29-30
• 4.1.2 陀螺零偏误差分析30-31
• 4.1.3 零偏对变形测量的影响31-34
• 4.1.4 陀螺标度因子误差分析34
• 4.1.5 标度因子误差对变形测量的影响34-37
• 4.2 非正交安装误差影响分析37-43
• 4.2.1 非正交安装误差影响分析37-38
• 4.2.2 非正交安装误差对变形测量的影响38-43
• 4.3 编码器误差影响分析43-48
• 4.3.1 光栅环安装偏心误差44-45
• 4.3.2 光栅环安装倾斜误差45-46
• 4.3.3 转轴径向跳动误差46
• 4.3.4 编码器误差对变形测量的影响46-48
• 4.4 转轴方向误差影响分析48-52
• 4.4.1 转轴方向误差分析49-51
• 4.4.2 转轴方向误差对变形测量的影响51-52
• 4.5 单轴旋转惯导不同转速的影响分析52-54
• 4.5.1 转动引起的误差效应分析52-53
• 4.5.2 不同转速情况下误差效果仿真53-54
• 4.6 误差综合效应分析54-55
• 4.7 本章小结55-56
• 第五章 旋转解调主要误差补偿方法及实验研究56-69
• 5.1 陀螺零偏补偿方法研究56-58
• 5.1.1 旋转调制时Kalman滤波方程的建立56-57
• 5.1.2 零偏误差补偿后效果57-58
• 5.2 转轴方向标定方法研究58-64
• 5.2.1 静态条件下转轴方向标定及实验研究58-60
• 5.2.2 系泊状态下转轴方向标定方法研究60-64
• 5.3 单轴旋转惯导的船体变形半实物仿真实验研究64-68
• 5.3.1 实验系统的搭建64-65
• 5.3.2 无动态变形情况下变形测量实验65-67
• 5.3.3 有动态变形情况下变形测量实验67-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第六章 总结与展望69-71
• 6.1 本文完成的工作及研究结论69-70
• 6.2 下一步研究工作70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-76
• 作者在学期间取得的学术成果76

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本文编号：863774