光纤陀螺惯导系统对单轴旋转调制技术的适应性研究

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1、密级：公开硕士学位论文光纤陀螺惯导系统对单轴旋转调制技术的适应性研究ResearchontheAdaptabilityoftheFiberOpticalGyroInertialNavigationSystemtotheUniaxialrotaryModulationTechnology研究生姓名：岳栋栋学科专业：导航、制导与控制导师姓名：蔡春龙完成日期：2016年4月13日中国航天科技集团公司第一研究院TheFirstAcademyofChinaAerospaceScienceandTechnol

2、ogyCorporation摘要从国内外惯性技术的发展和应用情况来看，光纤陀螺在高精度惯导应用领域有很大的发展潜力，而旋转调制技术是提高惯导系统导航精度的有效措施之一。由于旋转调制式惯导系统与常规捷联惯导系统的结构组成和工作方式不太一样，而光纤陀螺的工作原理、误差特性等与其他种类的陀螺相比也有其自身特点，本论文针对这些具有特殊性的技术问题开展了光纤陀螺惯导系统对单轴旋转调制技术适应性的研究。首先，论文给出了旋转调制型光纤陀螺惯导系统误差模型，研究了惯性仪表常值零偏误差、标度因数误差、安装误差、光纤

3、陀螺角度随机游走和零偏漂移误差在单轴旋转式惯导系统中的误差传播规律，为合理设计单轴旋转方案提供理论基础。深入研究了目前产品中存在的光纤陀螺多位置零偏不一致问题和小角速率下标度因数误差对单轴旋转式惯导系统的影响，并给出了降低该误差的可行解决方案。其次，全面研究了单轴连续正/反转方案和单轴两位置转/停方案，得出了后者优于前者的研究结论。给出了单轴两位置转/停方案中旋转角速率和停止时间的优选方法，以使导航精度得到最大限度地提升。提出了一种可补偿载体转向运动影响的改进型单轴旋转调制方案，同时初步探讨了旋转

4、轴向陀螺与转位机构分离安装方案的优缺点。最后，利用本单位单轴旋转式光纤陀螺惯导系统样机进行了多次导航试验，试验结果表明光纤陀螺惯导系统采用单轴旋转技术后，导航定位精度大大提高。本文研究表明，采用单轴旋转调制技术，可以在光纤陀螺精度不变的情况下，显著提升惯导系统的导航精度。本文的理论推导和试验验证结果都表明单轴旋转调制技术提升光纤陀螺惯导系统导航精度的有效性、可行性，值得在相关领域中加以应用。论文研究结果可作为今后相应工程化设计时的理论依据或技术参考。关键词：光纤陀螺；单轴旋转调制技术；捷联惯导系统

5、；误差补偿技术IResearchontheAdaptabilityoftheFiberOpticalGyroInertialNavigationSystemtotheUniaxialrotaryModulationTechnologyAbstractAccordingtothedevelopmentandapplicationoftheinertialtechnologyathomeandabroad,fiberopticalgyroscope(FOG)hasgreatdevelopmentpot

6、entialintheapplicationareaofhighprecision,androtationmodulationtechnologyisaneffectivemeasuretoimprovethenavigationprecisionoftheinertialnavigationsystem(INS).ThestructureandoperationmodeoftherotationmodulationINSandtheconventionalstrapdownINSisdiffer

7、ent,andtheoperationalprincipleandtheerrorcharacteristicofFOGisdifferentfromotherkindsofgyro.SothispaperaimedatthesespecialtechnicalmattersandcarryoutthestudyoftheFOGINS’sadaptabilitytotheuniaxialrotarymodulationtechnology.Atfirst,thispaperstudiedtheer

8、rormodelofrotationmodulationFOGINSandtheerrorpropagationruleoftheinertialinstruments’constantbiaserror,scalefactorerror,fixederror,anglerandomwalkandbiasdriftinuniaxialrotaryINS.Thisisthetheoreticalbasisfordesigingthesingleaxisrotaitonscheme.T