空间稳定型惯导系统分析与设计
发布时间：2021-08-16 11:51
静电陀螺仪是迄今为止精度最高的陀螺仪，用于水下高精度长时间连续导航系统，以往都是以静电陀螺监控器的形式和液浮陀螺惯导系统组合使用，这种组合系统存在体积大，成本高等缺点，目前国外已开始直接采用静电陀螺仪构成惯性导航系统，而静电陀螺仪的不可施矩性决定它只能采用空间稳定型编排方案，本文对空间稳定型惯导系统进行分析与设计，论文的主要工作有：推导了全球引力场、正常引力场和扰动引力场模型，给出了CGCS2000型参考地球模型作为空间稳定型惯导系统的导航基准，定义了文中所用坐标系，推导了各坐标系之间的转换关系。提出了以惯性系为导航系的空间稳定型惯导系统方案，推导了系统误差方程。指出采用系统本身的位置计算引力模型中的位置矢量模会造成系统误差随时间呈指数增长，提出了引入外测高度计算位置矢量模的引力修正方法，从而抑制了引力误差造成的系统发散。分析并仿真验证了相对惯性系（导航系）静止状态下，各误差源对空间稳定型惯导系统的影响。针对舰船沿地球表面运动的情况，设计了船用空间稳定型惯导系统方案，该方案首先解算出相对惯性空间的导航信息，通过导航信息转换得到对地导航信息，并采用地球平均半径代替了引力模型中的位置矢量模...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SPIN-Gyro型静电陀螺仪Fig1.1ESGofSPIN-Gyrotype
图 1.2 G11A 型静电陀螺仪外形图 图 1.3 G11A 型静电陀螺仪结构分解图Fig1.2 Outline of G11A type ESG Fig1.3 Structural decomposition figure of G11A将静电陀螺仪应用于平台式空间稳定型惯导系统时，实心转子静电陀螺仪在精度上并不比空心转子静电陀螺仪具有优势。但由于空心转子的离心变形较大，在大角度工作环境中很难补偿陀螺漂移，而实心转子的离心变形很小[38]，可以应用于捷联式空间稳定型惯导系统，可以说实心转子静电陀螺仪是今后发展方向。因此罗克韦尔国际公司于1972 年研制出 G12B 型实心转子微型静电陀螺仪，它具有结构简单、体积小、质量轻造价低，可读取全姿态[39]等特点，陀螺漂移优于0.003o/h。1984 年，美国斯坦福大学开始研制验证“广义相对论效应”的 GP-B 型实心转子静电陀螺仪[40-41]，理论分析和模拟实验的研究结果表明在空间失重状态下 GP-B 型静电陀螺仪的漂移优于111 10 ×o/h。法国萨基姆公司(SAGEM)与法国海军合作研制了自己的静电陀螺仪，它吸收了霍尼韦尔公司空心铍球转子方案，但其结构和控制电路基本是依据罗克韦尔国际公司的实心铍球转子所采用的原理。俄罗斯中央电气仪表研究所研制出 Д15 型空心转子静电陀螺仪，如图 1.4 所示：
图 1.2 G11A 型静电陀螺仪外形图 图 1.3 G11A 型静电陀螺仪结构分解图Fig1.2 Outline of G11A type ESG Fig1.3 Structural decomposition figure of G11A将静电陀螺仪应用于平台式空间稳定型惯导系统时，实心转子静电陀螺仪在精度上并不比空心转子静电陀螺仪具有优势。但由于空心转子的离心变形较大，在大角度工作环境中很难补偿陀螺漂移，而实心转子的离心变形很小[38]，可以应用于捷联式空间稳定型惯导系统，可以说实心转子静电陀螺仪是今后发展方向。因此罗克韦尔国际公司于1972 年研制出 G12B 型实心转子微型静电陀螺仪，它具有结构简单、体积小、质量轻造价低，可读取全姿态[39]等特点，陀螺漂移优于0.003o/h。1984 年，美国斯坦福大学开始研制验证“广义相对论效应”的 GP-B 型实心转子静电陀螺仪[40-41]，理论分析和模拟实验的研究结果表明在空间失重状态下 GP-B 型静电陀螺仪的漂移优于111 10 ×o/h。法国萨基姆公司(SAGEM)与法国海军合作研制了自己的静电陀螺仪，它吸收了霍尼韦尔公司空心铍球转子方案，但其结构和控制电路基本是依据罗克韦尔国际公司的实心铍球转子所采用的原理。俄罗斯中央电气仪表研究所研制出 Д15 型空心转子静电陀螺仪，如图 1.4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析[J]. 徐博,郝燕玲. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2012(01)
[2]基于惯性参考系的动基座初始对准与定位导航[J]. 严恭敏,翁浚,白亮,秦永元. 系统工程与电子技术. 2011(03)
[3]结合数字化教学平台开展物理演示实验的研究型学习[J]. 赵敏,吴天刚,倪忠强,武荷岚,徐敬,王祖源. 物理实验. 2011(02)
[4]捷联惯导系统姿态算法实现及工程应用[J]. 田亚军,周刚,胡军照,孙东雷,杨黔龙,闵涛,韩娟妮,尹立新. 四川兵工学报. 2011(01)
[5]卫星导航系统与气压高度计的信息处理与融合[J]. 郑智明,刘建业,钱伟行. 应用科学学报. 2010(03)
[6]静电陀螺仪四环空间稳定平台的运动学分析[J]. 唐洪亮,赵毅,刘锡敬. 四川兵工学报. 2010(01)
[7]重力场模型EGM2008和EGM96在中国地区的比较与评价[J]. 荣敏,周巍,陈春旺. 大地测量与地球动力学. 2009(06)
[8]静电陀螺仪在潜艇导航技术中的应用及展望[J]. 唐洪亮,李继光,刘锡敬. 四川兵工学报. 2009(09)
[9]EGM 2008地球重力场模型在中国大陆适用性分析[J]. 章传银,郭春喜,陈俊勇,张利明,王斌. 测绘学报. 2009(04)
[10]2000国家大地坐标系椭球参数与GRS 80和WGS 84的比较[J]. 程鹏飞,文汉江,成英燕,王华. 测绘学报. 2009(03)
博士论文
[1]星载雷达高度计误差分析和定标技术研究[D]. 徐曦煜.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[2]高精度重力异常数据处理方法、技术研究[D]. 张凤旭.吉林大学 2006
硕士论文
[1]地方独立坐标系向2000国家大地坐标系转换研究[D]. 耿晓燕.西安科技大学 2010
[2]空间稳定型惯导系统分析[D]. 王昱丹.哈尔滨工程大学 2010
[3]船用光纤陀螺捷联惯性系统初始对准方法研究[D]. 张鑫.哈尔滨工程大学 2009
[4]SINS误差特性及组合对准的方法研究[D]. 陈明辉.哈尔滨工程大学 2008
[5]基于FOG捷联系统的误差分析与补偿技术研究[D]. 苏游.哈尔滨工程大学 2007
[6]捷联惯性导航系统初始对准方法研究及其仿真[D]. 樊荣.南京理工大学 2006
[7]高精度惯导系统的重力补偿技术研究[D]. 束蝉方.武汉大学 2005
[8]光纤陀螺捷联惯导系统中的误差分析与补偿[D]. 付强文.西北工业大学 2005
[9]光纤陀螺罗经研究[D]. 段江锋.西北工业大学 2005
本文编号：3345619
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：157 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
SPIN-Gyro型静电陀螺仪Fig1.1ESGofSPIN-Gyrotype
图 1.2 G11A 型静电陀螺仪外形图 图 1.3 G11A 型静电陀螺仪结构分解图Fig1.2 Outline of G11A type ESG Fig1.3 Structural decomposition figure of G11A将静电陀螺仪应用于平台式空间稳定型惯导系统时，实心转子静电陀螺仪在精度上并不比空心转子静电陀螺仪具有优势。但由于空心转子的离心变形较大，在大角度工作环境中很难补偿陀螺漂移，而实心转子的离心变形很小[38]，可以应用于捷联式空间稳定型惯导系统，可以说实心转子静电陀螺仪是今后发展方向。因此罗克韦尔国际公司于1972 年研制出 G12B 型实心转子微型静电陀螺仪，它具有结构简单、体积小、质量轻造价低，可读取全姿态[39]等特点，陀螺漂移优于0.003o/h。1984 年，美国斯坦福大学开始研制验证“广义相对论效应”的 GP-B 型实心转子静电陀螺仪[40-41]，理论分析和模拟实验的研究结果表明在空间失重状态下 GP-B 型静电陀螺仪的漂移优于111 10 ×o/h。法国萨基姆公司(SAGEM)与法国海军合作研制了自己的静电陀螺仪，它吸收了霍尼韦尔公司空心铍球转子方案，但其结构和控制电路基本是依据罗克韦尔国际公司的实心铍球转子所采用的原理。俄罗斯中央电气仪表研究所研制出 Д15 型空心转子静电陀螺仪，如图 1.4 所示：
图 1.2 G11A 型静电陀螺仪外形图 图 1.3 G11A 型静电陀螺仪结构分解图Fig1.2 Outline of G11A type ESG Fig1.3 Structural decomposition figure of G11A将静电陀螺仪应用于平台式空间稳定型惯导系统时，实心转子静电陀螺仪在精度上并不比空心转子静电陀螺仪具有优势。但由于空心转子的离心变形较大，在大角度工作环境中很难补偿陀螺漂移，而实心转子的离心变形很小[38]，可以应用于捷联式空间稳定型惯导系统，可以说实心转子静电陀螺仪是今后发展方向。因此罗克韦尔国际公司于1972 年研制出 G12B 型实心转子微型静电陀螺仪，它具有结构简单、体积小、质量轻造价低，可读取全姿态[39]等特点，陀螺漂移优于0.003o/h。1984 年，美国斯坦福大学开始研制验证“广义相对论效应”的 GP-B 型实心转子静电陀螺仪[40-41]，理论分析和模拟实验的研究结果表明在空间失重状态下 GP-B 型静电陀螺仪的漂移优于111 10 ×o/h。法国萨基姆公司(SAGEM)与法国海军合作研制了自己的静电陀螺仪，它吸收了霍尼韦尔公司空心铍球转子方案，但其结构和控制电路基本是依据罗克韦尔国际公司的实心铍球转子所采用的原理。俄罗斯中央电气仪表研究所研制出 Д15 型空心转子静电陀螺仪，如图 1.4 所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]航行状态下罗经回路初始对准方法误差分析[J]. 徐博,郝燕玲. 辽宁工程技术大学学报(自然科学版). 2012(01)
[2]基于惯性参考系的动基座初始对准与定位导航[J]. 严恭敏,翁浚,白亮,秦永元. 系统工程与电子技术. 2011(03)
[3]结合数字化教学平台开展物理演示实验的研究型学习[J]. 赵敏,吴天刚,倪忠强,武荷岚,徐敬,王祖源. 物理实验. 2011(02)
[4]捷联惯导系统姿态算法实现及工程应用[J]. 田亚军,周刚,胡军照,孙东雷,杨黔龙,闵涛,韩娟妮,尹立新. 四川兵工学报. 2011(01)
[5]卫星导航系统与气压高度计的信息处理与融合[J]. 郑智明,刘建业,钱伟行. 应用科学学报. 2010(03)
[6]静电陀螺仪四环空间稳定平台的运动学分析[J]. 唐洪亮,赵毅,刘锡敬. 四川兵工学报. 2010(01)
[7]重力场模型EGM2008和EGM96在中国地区的比较与评价[J]. 荣敏,周巍,陈春旺. 大地测量与地球动力学. 2009(06)
[8]静电陀螺仪在潜艇导航技术中的应用及展望[J]. 唐洪亮,李继光,刘锡敬. 四川兵工学报. 2009(09)
[9]EGM 2008地球重力场模型在中国大陆适用性分析[J]. 章传银,郭春喜,陈俊勇,张利明,王斌. 测绘学报. 2009(04)
[10]2000国家大地坐标系椭球参数与GRS 80和WGS 84的比较[J]. 程鹏飞,文汉江,成英燕,王华. 测绘学报. 2009(03)
博士论文
[1]星载雷达高度计误差分析和定标技术研究[D]. 徐曦煜.中国科学院研究生院（空间科学与应用研究中心） 2008
[2]高精度重力异常数据处理方法、技术研究[D]. 张凤旭.吉林大学 2006
硕士论文
[1]地方独立坐标系向2000国家大地坐标系转换研究[D]. 耿晓燕.西安科技大学 2010
[2]空间稳定型惯导系统分析[D]. 王昱丹.哈尔滨工程大学 2010
[3]船用光纤陀螺捷联惯性系统初始对准方法研究[D]. 张鑫.哈尔滨工程大学 2009
[4]SINS误差特性及组合对准的方法研究[D]. 陈明辉.哈尔滨工程大学 2008
[5]基于FOG捷联系统的误差分析与补偿技术研究[D]. 苏游.哈尔滨工程大学 2007
[6]捷联惯性导航系统初始对准方法研究及其仿真[D]. 樊荣.南京理工大学 2006
[7]高精度惯导系统的重力补偿技术研究[D]. 束蝉方.武汉大学 2005
[8]光纤陀螺捷联惯导系统中的误差分析与补偿[D]. 付强文.西北工业大学 2005
[9]光纤陀螺罗经研究[D]. 段江锋.西北工业大学 2005
本文编号：3345619
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jingguansheji/3345619.html
