光纤陀螺惯性测量单元高精度混合式标定技术

发布时间：2020-04-19 10:12

【摘要】：目前,高精度光纤陀螺惯性测量单元在出厂标定完成并交付使用一段时间后,其内部惯性器件的性能参数可能发生改变。此外,一些系统性能参数如内杆臂参数、时间延迟参数等在出厂标定的过程中未被考虑。因此,本文针对几种主要的系统性能参数进行研究并提出了包含系统级参数误差标定、内杆臂参数标定和时延参数标定的厂外混合式标定方法。系统级标定法的目的在于减少标定过程对转台精度的依赖,因此提出了一种基于18位置转停翻滚路径的系统级标定方案,能够对出厂标定的结果进行精确的修正。根据惯导误差基本测量模型,推导了系统级标定Kalman滤波模型,分别进行了单轴旋转路径下和18位置翻滚路径下的可观测性分析与仿真试验,之后进行转台试验。最终验证了提出的18位置翻滚路径下的系统级标定方法能够标定出较为精确系统参数误差。转台标定试验过程中,光纤陀螺惯性测量单元总是沿着不同轴旋转才能对误差参数提供足够的激励。而由于内杆臂误差的存在,频繁的旋转运动可能产生严重的内杆臂误差。本文在传统内杆臂参数标定方法的基础上,设计了一种有效的摇摆旋转标定方案,通过理论研究解释该方案的合理性以及采用两种不同的标定路径比较验证。可观测性分析和试验结果都表明,所提方法能够标定出较高精度的内杆臂参数。最终,经过标定结果的补偿,内杆臂误差被显著抑制。实际的光纤陀螺惯性测量单元中,每个惯性器件之间可能存在输出信号时间的异步问题,特别是在高动态翻滚测试的环境下,将会影响捷联惯导系统速度更新准确性。本文充分考虑三个加速度计与陀螺仪之间的时间异步误差,提出了一种基于单轴连续旋转路径下的时间延迟参数标定方法,设计Kalman滤波器并有效标定时延参数。仿真与转台试验验证了所提方案能精确辨识加速度计与陀螺仪之间的三个时延参数,最终实现系统输出信号的时间同步。满足高精度光纤陀螺惯性测量单元的应用。
【图文】：

图 1-2 Marins 光纤陀螺惯性测量单元，，但经过 40 年的努力发展，在技术上仍有航天三院 33 所、北京航空航天大学、航天时代公司等，作为衡量光纤陀螺精达到了近 0.001°/s[26-28]。

FOG-IMU安装模型示意图
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN96

【参考文献】

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本文编号：2633234