内容简介
《恒速偏频激光陀螺寻北系统精度与快速性影响因素与机理研究》以提高恒速偏频激光陀螺寻北系统的实用性能为目的,研究了陀螺随机误差、旋转调制方案、系统参数误差和典型环境对连续旋转式寻北系统的寻北精度与快速性的影响机理,针对相应的实际应用问题提出了解决方案,并进行了测试验证。
目录
第1章 绪论
1.1 寻北系统与寻北技术发展现状
1.1.1 国内外惯性寻北系统的研究进展
1.1.2 激光陀螺寻北系统相关技术的发展现状
1.2 激光陀螺寻北系统的寻北精度与快速性的关键影响因素
1.2.1 激光陀螺随机误差
1.2.2 旋转调制方案
1.2.3 系统参数误差
1.2.4 典型环境
第2章 陀螺随机误差对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理分析
2.1 激光陀螺基本工作原理
2.1.1 抖动偏频激光陀螺
2.1.2 恒速偏频激光陀螺
2.2 恒速偏频激光陀螺寻北系统原理与原理样机组成
2.2.1 单轴速率转台主要性能参数
2.2.2 寻北系统中坐标系关系
2.3 激光陀螺角随机游走误差系数辨识
2.3.1 整周期采样法估计激光陀螺角随机游走误差系数
2.3.2 整周期采样法存在的缺陷
2.3.3 基于快速正交搜索算法的激光陀螺角随机游走误差系数估计
2.4 恒速偏频激光陀螺寻北系统等效东向陀螺剩余误差精度分析
2.4.1 寻北系统静基座对准卡尔曼滤波器模型的建立
2.4.2 等效东向陀螺剩余误差评估方法
2.4.3 实验结果与分析
2.5 基于随机可控制性的陀螺随机噪声误差传播机理分析
2.5.1 随机可控制性定义
2.5.2 基于随机可控制性的陀螺随机噪声误差传播机理分析
2.5.3 实验结果与分析
第3章 旋转调制方案对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理分析
3.1 基于扩张线性测量的静基座快速对准卡尔曼滤波器模型
3.1.1 基于可观测性矩阵秩的分析方法
3.1.2 可观测性分析结果与讨论
3.1.3 基于扩张线性测量的观测模型
3.2 恒速偏频激光陀螺寻北系统的可观测度分析
3.2.1 随机可观测性定义
3.2.2 方位连续旋转式寻北系统的寻北快速性理论分析
3.2.3 恒速偏频激光陀螺寻北系统快速对准实验结果与分析
3.3 随机可观测性在多位置转停方案对准优化设计中的应用
3.3.1 二位置对准优化
3.3.2 三位置对准优化
第4章 系统参数误差对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理与补偿方法
4.1 标定参数误差对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理
4.1.1 标定参数误差对航向敏感误差的影响
4.1.2 航向敏感误差的在线补偿方法
4.1.3 实验验证与分析
4.2 纬度误差对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理
4.2.1 纬度误差对粗对准方位角的影响
4.2.2 考虑纬度误差的寻北系统静基座对准卡尔曼滤波器模型
4.2.3 实验结果与分析
第5章 典型环境对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理分析
5.1 基座扰动对寻北系统的影响机理
5.1.1 基座扰动对寻北快速性的影响
5.1.2 基于观测噪声自适应滤波的扰动基座快速寻北算法
5.1.3 实验结果与分析
5.2 冷启动环境对寻北系统的影响机理
5.2.1 冷启动环境下惯性器件的温度特性分析
5.2.2 惯性器件漂移对寻北系统的影响
5.2.3 基于扩张线性测量的观测模型对陀螺温度漂移的抑制
5.3 典型应用条件下寻北系统精度与快速性指标的分配
5.3.1 初始对准中寻北精度与快速性指标的分配
5.3.2 二次对准中寻北精度与快速性指标的分配
……
附录
参考文献
前言/序言
精准的时空和方向基准是实现高精度导航的保证。实际应用中,寻北系统的反应时间往往仅为数分钟甚至更短。因此,如何快速测定方位、满足越来越高的寻北精度和快速性需求一直是导航领域的研究热点。在信息化革命牵引下,近年来惯性技术飞速发展,以惯性器件为核心、具有“自主”和“捷联”优势的惯性系统得到广泛使用。随着激光陀螺和石英挠性加速度计技术的成熟,也使得研制高精度恒速偏频激光陀螺寻北系统成为现实。
本书以提高恒速偏频激光陀螺寻北系统的实用性能为目的,研究了陀螺随机误差、旋转调制方案、系统参数误差和典型环境对连续旋转式寻北系统的寻北精度与快速性的影响机理,针对相应的实际应用问题提出了解决方案,并进行了测试验证。本书的各章节安排如下:
全书共分为5章,其中第1章为绪论,介绍研究背景及意义、寻北系统与寻北技术的国内外发展现状,阐明激光陀螺寻北系统的寻北精度与快速性的关键影响因素;第2~5章分别进行陀螺随机误差、IMU旋转调制方案、系统参数误差和典型环境对恒速偏频激光陀螺寻北系统的影响机理分析,以自主设计的单轴恒速偏频激光陀螺寻北系统原理样机为实验平台,分别研究了恒速偏频激光陀螺角随机游走误差系数辨识方法、随机可观测性在方位连续旋转方案和多位置转停方案寻北优化设计中的应用、考虑纬度误差的寻北系统静基座Kalman滤波器设计、基于观测噪声自适应滤波的扰动基座快速寻北算法、基于扩张线性测量的观测模型对陀螺温度漂移的抑制算法、典型应用条件下寻北系统精度与快速性指标的分配等,得到了一些具有工程应用价值的观点。
本书在作者的博士论文基础上稍加改动完成,在作者博士研究期间,得到了吴文启教授、吴美平教授和胡小平教授的悉心指导,得到了国防科技大学机电工程与自动化学院导航技术教研室师生的大力支持和帮助,在此再次表示感谢!
本书的出版源于吴美平教授大力创导和推动,能有这样的机会让自己的研究所得付诸出版,十分感激吴老师!感谢练军想副教授的辛苦组织联络和细致工作!温馨的导航技术教研室是我们毕业学子永恒的家!
由于作者水平有限,书中难免存在纰漏和不当之处,敬请读者不吝赐教!