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激光陀螺捷联惯导系统具有适合于高动态环境、高精度、可靠性好、性能价格比高等优点,近年来已成为惯性技术的一个重要发展方向。捷联惯导系统中惯性仪表(陀螺和加速度计)固联在载体上,载体的恶劣动力学环境如过载、冲击、振动以及机动等都会给惯性仪表和捷联惯性导航系统带来误差。误差补偿是提高捷联惯导系统导航精度的有效途径,而误差系数标定则是误差补偿的前提。传统的系统级标定方法一般是利用速度误差作为观测量,可观性不好是其最大的缺点,其计算量大,滤波效果有限。连续自动标定技术是利用高精度三轴测试转台对捷联式惯性导航系统进行的标定,其特点是精度高、效率高、标定路径灵活、可标定的参数多。
文章对机抖激光陀螺和石英挠性加速度计组成的捷联惯导系统进行了详细的分析和研究,重点分析了惯性仪表误差对系统误差的影响,并建立了激光陀螺和加速度计的静态误差模型,考虑的误差项包括激光陀螺常值漂移误差、刻度因子误差和安装误差,加速度计零偏误差、刻度因子误差、安装误差和二次项误差。由于激光陀螺的抖动偏频引起的振动会带来惯性仪表的输出误差,文中采取了相应的去抖措施,并在标定中有效的消除了误差的影响,提高了标定精度。
标定路径的设计是连续自动标定技术的核心,其目的是设计一条最优的转台转动试验轨道,使系统误差源得到充分的激励,各个误差项得到分离。本文根据加速度计和激光陀螺仪的误差特性分别进行标定路径的设计,从而保证所有的误差项都得到收敛。
文章在Simulink下对激光陀螺捷联惯导系统连续自动标定技术的程序编排、系统误差模型、卡尔曼滤波算法及标定路径的选择等进行了数值仿真,结果表明该技术在理论上是可行的,具有很强的工程实用性。