论文摘要：光纤陀螺捷联惯导系统关键技术研究

本文研究的目的是为了从理论和实际工程应用上对光纤陀螺捷联惯导系统的关键技术进行深入研究和探讨。立足解决现有捷联惯性导航系统惯性仪表信号处理、初始对准以及圆锥运动和划船效应等的关键问题，实现了可工程化的数字滤波器，提出新的滤波方法并应用到导航系统的初始对准中，对圆锥误差和划船误差提出了新型的高精度补偿算法。本文研究的主要内容和成果有：1．设计工程化的数字滤波器，并成功应用于某光纤陀螺捷联航姿系统中。分析研究了光纤陀螺的噪声组成，为了提高光纤陀螺输出信号的信噪比，为导航信息解算提供良好的信息，依据实际工作环境设计了完全工程化的低通数字滤波器，摆脱了模拟滤波的限制和仿真分析的束缚，为进一步研究光纤陀螺的模型奠定了良好信号基础。2．设计了小波分析滤波器，并成功应用于对惯性仪表的信号分析中。小波分析的应用目前大都集中在图像处理和软件仿真上，深入研究了小波分析的特点，性质。结合Mallat算法,提出工程化实现对一维信号处理的小波分析，设计了小波分析对惯性仪表信号处理的算法，应用于光纤陀螺和加速度计的实采数据的处理，滤波效果非常明显。同时根据小波分析本质就是一组高低通滤波器的组合，为更细致分析光纤陀螺和加速度计噪声特性奠定了基础。3．研究了Unscented卡尔曼滤波和粒子滤波，并融合多种非线性滤波技术应用于光纤陀螺捷联惯导系统大方位失准角的初始对准中。捷联惯导系统大方位失准角对应的误差方程表现出非线性，研究了Unscented卡尔曼滤波和粒子滤波技术，规避了传统对非线性系统先线性化的过程，提出融合Unscented卡尔曼滤波和粒子滤波的优点构成Unscented粒子滤波，将Unscented卡尔曼滤波和Unscented粒子滤波用于捷联惯导系统的大方位失准角初始对准种中，效果比较明显。4．提出了新型的捷联惯导系统圆锥误差补偿算法深入研究了捷联惯导系统系统圆锥运动及圆锥误差补偿方法，提出了一种新的补偿方法，通过应用当前时刻之前两次解算的姿态信息修正圆锥误差，经过理论推导和分析，新提出的方法较传统方法在相同子样数下所能达到的精度高4阶且新算法并不多占计算机资源，同时该新算法具有一般性，可以依据工程实际应用条件进行拓展。5．提出了新型的捷联惯导系统划船误差补偿算法研究了捷联惯导系统在划船运动下角振荡和线振动之间相位差对划船误差的影响，深入分析并提出了一种新的划船误差的补偿方法，该方法与传统方法相比，在相同子样数下，所能达到的补偿精度要高除传统方法4阶且不额外开销计算机资源，并且该算法具有通用性，可以依据实际工程应用进行扩展。