车载旋转惯导系统定位定向技术研究

作     者：许永飞 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张士峰

授予年度：2012年

学科分类：08[工学] 082304[工学-载运工具运用工程] 080204[工学-车辆工程] 0802[工学-机械工程] 0823[工学-交通运输工程] 

主      题：车载旋转惯导系统 旋转调制技术 初始对准 导航解算 

摘      要：旋转调制技术能够抑制惯性器件的测量误差，提高惯导系统的导航精度。论文主要对旋转调制技术进行了研究，以期能够将旋转调制技术应用于车载惯导系统，实现精确定位定向的目的。本文主要开展了以下研究工作。 1.基于旋转调制技术原理，分析了不同旋转方案对车载旋转惯导系统的导航误差抑制效果。首先根据旋转惯导系统的误差传播方程，推导了单轴旋转条件下导航误差的时域解析解。通过与IMU不旋转时的导航误差相对比，分析了旋转调制技术的原理。然后从误差抑制效果和方案的工程适用性两方面对不同的旋转方案进行了对比和分析。理论分析和仿真结果表明十六次序转位方案能完全抑制所有惯性器件的常值零偏、刻度因子误差和安装误差，适合用于车载旋转惯导系统来提高系统的导航精度。 2.分析了载体角运动对旋转调制效果的影响。通过分析载体存在角运动时陀螺测量误差在导航系下的投影，研究了载体角运动对旋转调制效果的影响。理论分析及仿真结果表明载体角运动会影响旋转调制的效果，在此基础上给出了通过隔离航向角运动来提高旋转调制技术动态适应性的方案。 3.研究了旋转惯导系统的定向技术。由于存在旋转机构，旋转惯导系统可以采用多位置对准来实现精确定向。分析了车载旋转惯导不同对准方案下的系统可观测性，并对最优二位置对准进行了仿真和分析，仿真结果表明：当一次最优二位置对准的精度不能满足要求时可以采用“对准—校正—对准的方法来提高对准精度。 4.研究了车载旋转惯导系统的导航解算方案。推导了直接解算方案和间接解算方案的基本解算方程及误差传播方程，分析了旋转平台测角误差和转速测量误差对两种解算方案的影响。分析结果表明：采用直接解算方案时，测角误差和转速测量误差会影响载体的速度、位置和姿态精度，而在间接解算方案中，只有载体的姿态精度会受到测角误差的影响。