光纖陀螺捷聯(lián)旋轉式慣導系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、光纖陀螺具有無運動部件、工藝簡單、精度覆蓋面廣、動態(tài)范圍大等優(yōu)點，被捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)普遍采用；光纖陀螺捷聯(lián)慣性導航系統(tǒng)省去了復雜機械機構，結構簡單、體積小、成本低。然而，由于捷聯(lián)系統(tǒng)的慣性元件直接與載體固連，工作環(huán)境惡劣，振動、環(huán)境溫度、大范圍的角速度及角加速度會引起較大的系統(tǒng)動態(tài)誤差和元件誤差；此外，目前國內慣性器件受材料及加工工藝的影響，與傳統(tǒng)的機械轉子陀螺相比，光纖陀螺精度低，環(huán)境適應能力差。因此，如何提高光纖陀螺捷聯(lián)慣導系統(tǒng)的定

2、位精度和長時間工作能力，成為國際導航界討論的熱點。
　　 為減小慣性元件誤差對捷聯(lián)系統(tǒng)導航定位精度的影響，提高導航系統(tǒng)的定位精度，本文以實驗室在研的光纖陀螺為研究對象，開展捷聯(lián)旋轉式系統(tǒng)研究。從系統(tǒng)設計層面，對捷聯(lián)旋轉式系統(tǒng)的關鍵技術和問題進行深入研究和分析。
　　 闡述課題的研究背景和研究意義，介紹國內外光纖陀螺捷聯(lián)慣導、光纖陀螺溫度控制技術和捷聯(lián)旋轉式慣導系統(tǒng)的研究發(fā)展現(xiàn)狀。
　　 分析慣性器件常值誤差和周期

3、誤差對慣導定位參數(shù)誤差影響，闡述捷聯(lián)旋轉式系統(tǒng)抑制慣性器件誤差對系統(tǒng)導航定位精度影響的原理；從慣導系統(tǒng)的誤差方程出發(fā)，進一步分析捷聯(lián)旋轉式系統(tǒng)自動補償?shù)谋举|；以慣性器件常值誤差、標度因數(shù)誤差和安裝誤差為誤差源，建立旋轉式捷聯(lián)系統(tǒng)對各項誤差調制效果表達式。
　　 分析旋轉系統(tǒng)慣性器件關鍵誤差指標，根據(jù)捷聯(lián)系統(tǒng)求解誤差方程的方法，以慣性元件的常值漂移、標度因數(shù)誤差和安裝誤差為誤差源，針對捷聯(lián)單軸旋轉方案--單軸單向連續(xù)旋轉和單軸正反

4、轉兩種典型的旋轉方式，建立單軸旋轉系統(tǒng)定位參數(shù)誤差表達式，以實現(xiàn)高精度捷聯(lián)單軸旋轉式慣導系統(tǒng)為目標，根據(jù)定位參數(shù)誤差表達式，確定了滿足定位精度要求的光纖陀螺誤差指標，仿真驗證單軸旋轉系統(tǒng)定位參數(shù)誤差表達式的正確性，以及誤差指標分析方案的可行性。
　　 設計一種高精密溫度控制系統(tǒng)，給出溫度控制系統(tǒng)總體設計方案；以鉑電阻為測溫元件，采用恒流源測溫電橋，提出一種溫度解算方法；以半導體制冷器為溫度控制元件，在-10～50℃環(huán)境溫度內，為

5、光纖陀螺提供穩(wěn)定在28～35℃間的工作溫度，提出了根據(jù)半導體制冷器工況合理選擇制冷器型號的方法；通過實驗法建立溫控系統(tǒng)模型，設計基于BP神經網(wǎng)絡調整PID控制器參數(shù)的半導體制冷器控制方案，引入環(huán)境溫度作為神經網(wǎng)絡的輸入節(jié)點；采用溫箱考核實驗和陀螺漂移測試實驗，驗證溫控系統(tǒng)以及采用溫控時光纖陀螺的工作精度。
　　 分析單軸旋轉系統(tǒng)對常值漂移調制效果，以完全補償常值漂移為目的，提出設計雙軸旋轉方案應該遵循的原則；推導雙軸旋轉對標度因

6、數(shù)誤差調制效果表達式，提出建立標度因數(shù)誤差引起的角速度誤差表達式遵循的原則；根據(jù)設計原則，設計八位置雙軸旋轉方案，對方案補償慣性元件誤差的效果進行驗證；確定雙軸旋轉方案關鍵指標(系統(tǒng)旋轉時間、停止時間和旋轉周期)對系統(tǒng)定位精度的影響，建立雙軸旋轉系統(tǒng)中常值漂移激勵的定位參數(shù)誤差表達式，提出根據(jù)定位誤差表達式對關鍵技術指標進行定量分析的方法；通過仿真驗證了，根據(jù)設計原則確定雙軸旋轉方案的可行性，以及優(yōu)化關鍵指標可以有效改善旋轉系統(tǒng)的定位精